جدید CPU ڈیوائس آپریشن میں، 80% سے 90% توانائی کی کھپت اور وقت میں تاخیر CPU اور آف چپ میموری کے درمیان ڈیٹا کی نقل و حرکت کی وجہ سے ہوتی ہے۔ کارکردگی کی اس تشویش کو دور کرنے کے لیے، ڈیزائنرز اپنے CPUs میں اضافی آن چپ میموری شامل کر رہے ہیں۔ روایتی طور پر، SRAM سب سے زیادہ استعمال ہونے والی آن چپ CPU میموری کی قسم رہی ہے۔ بدقسمتی سے، SRAM فی الحال سینکڑوں میگا بائٹس کے سائز تک محدود ہے۔ یہ آن چپ میموری کی رکاوٹ لیڈنگ ایج ایپلی کیشنز کے لیے ناکافی ہو سکتی ہے۔
مستقبل کی سی پی یو ایپلی کیشنز، جیسے AI لینگویج ماڈل پروگرامنگ اور 8K UHD ویڈیو کے لیے امیج پروسیسنگ، کے لیے 10 ٹیرا بائٹس/سیکنڈ کی حد میں I/O میموری تک رسائی کی بینڈوتھ کی ضرورت ہوگی۔ بینڈوڈتھ کی ان ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، آن چپ سی پی یو میموری کا سائز 1 ٹیرا بائٹ سے زیادہ ہونا چاہیے۔ مستقبل کی ان چپ میموری کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے ایک SRAM متبادل کی ضرورت ہو سکتی ہے۔ اس مسئلے کا ایک ممکنہ حل Resistive Random Access Memory (ReRAM) کا استعمال کرنا ہے۔ [1,2,3]
ReRAM ڈیوائس ایک غیر مستحکم میموری سیل ہے جس میں memristor مواد ہوتا ہے۔ یہ مواد ڈائی الیکٹرک انسولیٹر کے طور پر کام کرتے ہیں۔ جب کافی زیادہ وولٹیج لگائی جاتی ہے تو ترسیل کا راستہ بنتا ہے۔ یادداشت کے طور پر استعمال ہونے والے عام میموری مواد میں HfO شامل ہیں۔2، ٹا2O5، اور TiO2. [4] میموری سیل کی مزاحمتی حالت کو الیکٹرانک سرکٹس کا استعمال کرتے ہوئے پڑھا جا سکتا ہے تاکہ یہ معلوم کیا جا سکے کہ آیا میموری سیل پروگرام کیا گیا ہے یا مٹا دیا گیا ہے، اس طرح میموری بٹ کی حالت کی شناخت ہوتی ہے۔ ReRAM میموری سیلز کو 3D-NAND فن تعمیر کی طرح سٹوریج کی کثافت بڑھانے کے لیے عمودی طور پر اسٹیک کیا جا سکتا ہے۔
اس مضمون میں، SEMulator3D ورچوئل فیبریکیشن پروسیس پاتھ فائنڈنگ اور ممکنہ 3D ReRAM آرکیٹیکچرز کے تصور کے لیے استعمال کیا جائے گا۔ ہم ایک ReRAM ڈیوائس میں ایمبیڈڈ چینل ٹرانزسٹر کی Id-Vg کارکردگی کے ساتھ، میموری سیل کی شکل کے فنکشن کے طور پر سیل کی مزاحمت کا تخمینہ لگائیں گے۔
ایک 3D ReRAM ماڈل شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ ڈیوائس میں ورڈ لائنز (WL) کی 64 پرتیں ہیں جن کے ستون ہیکساگونل فاصلہ والی صف میں رکھے گئے ہیں۔ ورڈ لائنز دھاتی کنڈکٹرز اور آکسائڈ ڈائی الیکٹرک کی متبادل تہوں کے ساتھ بنتی ہیں۔ ستونوں کو WL کے ذریعے کندہ کیا جاتا ہے اور پھر میموری میٹریل کی ایک پتلی تہہ ستونوں کی سائیڈ والز پر جمع کی جاتی ہے۔ یادداشت کے مواد کو ستونوں کے نیچے اور اوپر سے ہٹا دیا جاتا ہے، صرف ستون کے سائیڈ والز پر موجود مواد رہ جاتا ہے۔ اس کے بعد ستونوں کو ریفریکٹری دھات اور ٹنگسٹن سے بھر دیا جاتا ہے۔
سرنی کی تہوں کے نیچے روابط اور دھاتی ماخذ، نالی اور گیٹ آل راؤنڈ فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز (GAA FET) کے گیٹس سے جڑے ہوئے ہیں۔ ٹرانزسٹر ڈرین میموری سرنی ستون سے جڑتا ہے اور WL سرکٹ کے ساتھ مل کر ہر میموری سیل کو فنکشن فراہم کرتا ہے۔
میموری سیل دو دھاتی الیکٹروڈ پر مشتمل ہوتا ہے: دھاتی کنڈکٹر ورڈ لائن اور ایک ریفریکٹری میٹل الیکٹروڈ (شکل 2)۔ اس ڈیوائس کے ورچوئل پروسیس سمولیشن کے دوران، ہم میمریسٹر کو سیٹ اور ری سیٹ کرنے کے لیے پروسیس ویریبلز کا استعمال کریں گے۔ جان بوجھ کر لاگو کیا جانے والا وولٹیج خوردبینی ترسیلی راستے بنائے گا جسے conductive filaments کہتے ہیں۔ جب مختلف قطبین کے برقی سگنلز کا اطلاق ہوتا ہے تو، میمریسٹر کے اندر چارج شدہ آئن کنڈکٹیو فلیمینٹ کی تشکیل (سیٹ) یا تحلیل (دوبارہ سیٹ) کرنے کی طرف بڑھتے ہیں۔
مختلف پروگرام وولٹیجز پر conductive filament مزاحمت مختلف ہوتی ہے۔ کم مزاحمتی حالت 10k اوہم (سیٹ) کی حد میں ہے اور اعلی مزاحمتی حالت 1M اوہم (ری سیٹ) کی حد میں ہے۔ [5] ہم نے 3D ReRAM ڈیوائس کے سوئچنگ ریزسٹنس کو ظاہر کرنے کے لیے ایک ورچوئل ماڈل تیار کیا ہے، جس کے نتائج شکل 3 میں دکھائے گئے ہیں۔ میمریسٹر کی اعلیٰ مزاحمتی حالت کم مزاحمتی حالت سے تقریباً 100 گنا زیادہ مزاحمت ہے۔
اس کے بعد میموری سیل مزاحمتی تناسب اور میموری سیل کے سائز اور شکل کے درمیان ارتباط کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے ایک ورچوئل ڈیزائن آف ایکسپیریمنٹس (DOE) کو عمل میں لایا گیا۔ تجربے کے متغیرات ستون کی CD، WL موٹائی اور memristor کی موٹائی تھے۔ DOE کے نتائج کا تجزیہ بتاتا ہے کہ ستون کی CD اور memristor کی موٹائی نے سب سے اہم ردعمل دیا۔ شکل 4 ان دو متغیرات کے مقابلے میں میموری سیل مزاحمتی تناسب کا ایک سموچ پلاٹ دکھاتا ہے۔ ستون کے رداس اور یادداشت کی موٹائی کی اعلی اقدار کے لیے میموری سیل مزاحمت میں 3X تبدیلی آئی۔ مطالعہ شدہ رینج میں میموری سیل کی شکل میں فرق میمریسٹر کی میموری کی حالتوں کو پڑھنے کی صلاحیت کو متاثر نہیں کرے گا لیکن ایک ملٹی بٹ فی سیل ڈیوائس میں پروگرام کی حالتوں کو سمجھنے کی صلاحیت کو متاثر کر سکتا ہے۔
میمریسٹر کو کرنٹ <0.10 uA اور وولٹیج <0.5V کا استعمال کرتے ہوئے پروگرام کیا جا سکتا ہے۔ یہ وولٹیج اور موجودہ سیٹنگز میمریسٹرز (ReRAM میموری) کو جدید منطقی آلات میں آن چپ میموری کے طور پر آسانی سے ضم کرنے کی اجازت دیں گی۔ SEMulator3D ڈیوائس سمولیشن نے پہلے یہ ظاہر کیا ہے کہ GAA FET انڈر اری ٹرانجسٹر کو میمریسٹر میموری سیل کے سیٹ اور ری سیٹ سٹیٹس کے لیے درکار وولٹیج اور کرنٹ چلانے کے قابل ہونا چاہیے۔ [6]
جدید CPU آلات کے دو بڑے مسائل توانائی کی کھپت اور CPU اور آف چپ میموری کے درمیان ڈیٹا کی نقل و حرکت کی وجہ سے ہونے والے وقت میں تاخیر ہیں۔ آن چپ میموری کے سائز میں اضافہ ان مسائل کو حل کر سکتا ہے۔ اس مطالعہ میں، ہم نے آن چپ میموری کے لیے CPU کے لیے SRAM متبادل (ReRAM) کے انضمام کی تحقیقات کے لیے SEMulator3D کا استعمال کیا ہے۔ ہم نے ایک ورچوئل ماڈل استعمال کیا تاکہ عمل کے مراحل اور انفرادی یادداشت کے خلیات کے لیے ممکنہ ترتیب کے مسائل کو بہتر طور پر سمجھا جا سکے۔ ہم نے میمریسٹر کی سیٹ اور ری سیٹ کی حالتوں اور ورڈ لائن ریزسٹنس پر ڈیوائس کے طول و عرض (میموری سیل کی شکل اور سائز) کے اثر کو جانچنے کے لیے مطالعات کو بھی انجام دیا۔ ہم نے اس بات پر روشنی ڈالی کہ ReRAM آن بورڈ میموری کو جدید منطق کے ساتھ مربوط کیا جا سکتا ہے، GAA pFET ٹرانزسٹر الیکٹریکل آؤٹ پٹ کا استعمال کرتے ہوئے memristor خلیات کو سیٹ اور ری سیٹ کرنے کے لیے۔ یہ نتائج اس بات کی تصدیق کرتے ہیں کہ Resistive Random Access Memory (ReRAM) مستقبل کی ہائی بینڈوڈتھ لاجک ایپلی کیشنز کے لیے آن بورڈ SRAM میموری کا ایک امید افزا متبادل ہے۔
حوالہ جات
- لانزا، ماریو (2014)۔ "ہائی-کے ڈائی الیکٹرکس میں مزاحمتی سوئچنگ پر ایک جائزہ: کنڈکٹیو اٹامک فورس مائکروسکوپ کا استعمال کرتے ہوئے ایک نانوسکل پوائنٹ آف ویو"۔ مواد، جلد. 7، شمارہ 3، صفحہ 2155-2182، doi:10.3390/ma7032155۔
- N. Sedghi، et al، "ALD Ta2O5 میں نائٹروجن ڈوپنگ کا کردار اور RRAM میں ملٹی لیول سیل سوئچنگ پر اس کا اثر"، مارچ 2017، اپلائیڈ فزکس لیٹرز، DOI:10.1063/1.4978033
- Y. Bai, Et Al, "3D عمودی مزاحمتی سوئچنگ میموری کے لیے کثیر سطحی خصوصیات کا مطالعہ" سائنسی رپورٹس والیوم 4، آرٹیکل نمبر: 5780 (2014)
- Chen, YC, Sarkar, S., Gibbs, JG, Huang, Y., Lee, JC, Lin, CC, & Lin, CH (2022)۔ "نینو ہیلیکل شیپڈ ڈوئل فنکشنل ریسسٹیو میموری فار لو-پاور کراس بار اری ایپلیکیشن۔"، ACS اپلائیڈ انجینئرنگ میٹریلز، 1(1)، 252-257۔
- Y. Wu, et al, "Nanometer-scale HfOx RRAM", IEEE Electron Device Letters, Volume: 34, Issue: 8, August 2013), doi:10.1109/LED.2013.2265404
- V. Sreenivasulu، et al، "کم پاور اور ہائی سوئچنگ کی طرف GAA Nanowire FET کا سرکٹ تجزیہ اور اصلاح"، 11 نومبر 2021، کمپیوٹر سائنس، doi:10.1007/s12633-022-01777-6۔
بریٹ لو
بریٹ لو، لیم ریسرچ کمپنی، کووینٹر میں سیمی کنڈکٹر کے عمل اور انضمام کی ٹیم میں مینیجر ہیں۔ اس نے 35 سال سے زیادہ عرصے سے سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی کی ترقی میں کام کیا ہے۔ اس نے اپنے کیریئر کا آغاز فلپس سیمی کنڈکٹرز سے کیا، جہاں اس نے فوٹو لیتھوگرافی، ڈرائی اینچ اور گیلے پروسیس والے علاقوں میں پروسیس انجینئر کے طور پر مینوفیکچرنگ اور پروسیس ڈیولپمنٹ میں کام کیا۔ اس کے بعد اس نے یونٹ کے عمل کی ترقی پر کام کرتے ہوئے زیلوگ میں آٹھ سال گزارے۔ بعد میں، بریٹ نے مائکرون ٹیکنالوجی میں شمولیت اختیار کی، جہاں اس نے DRAM اور 3D NAND پروسیس ڈویلپمنٹ اور انٹیگریشن میں کام کیا۔ Coventor میں، اس کی توجہ کمپنی کے صارفین کو ان کے 3D سیمی کنڈکٹر پروسیس ماڈلنگ اور ٹیکنالوجی کی ترقی کی ضروریات میں مدد کرنے پر ہے۔
- SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
- پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- ماخذ: https://semiengineering.com/developing-reram-as-next-generation-on-chip-memory-for-machine-learning-image-processing-and-other-advanced-cpu-applications/
- : ہے
- : ہے
- : نہیں
- :کہاں
- 1
- 10
- 100
- 10K
- 11
- 16
- 1M
- 2013
- 2014
- 2017
- 2021
- 2022
- 35٪
- 3d
- 400
- 7
- 75
- 8
- 8k
- a
- کی صلاحیت
- قابلیت
- تک رسائی حاصل
- کے پار
- ایکٹ
- انہوں نے مزید کہا
- ایڈیشنل
- اعلی درجے کی
- پر اثر انداز
- AI
- AL
- تمام
- تمام پوسٹیں
- کم
- کی اجازت
- ساتھ
- بھی
- متبادل
- an
- تجزیہ
- اور
- درخواست
- ایپلی کیشنز
- اطلاقی
- تقریبا
- فن تعمیر
- کیا
- علاقوں
- لڑی
- مضمون
- AS
- At
- جوہری
- اگست
- b
- بینڈوڈتھ
- BE
- رہا
- شروع ہوا
- بہتر
- کے درمیان
- بٹ
- سیاہ
- پایان
- کتتھئ
- بنڈل
- لیکن
- by
- کہا جاتا ہے
- کر سکتے ہیں
- کیریئر کے
- وجہ
- CD
- سیل
- خلیات
- سینٹر
- تبدیل
- چینل
- خصوصیات
- الزام عائد کیا
- یکجا
- کمپنی کے
- کمپنی کی
- مقابلے میں
- کمپیوٹر
- کمپیوٹر سائنس
- اندیشہ
- موصل
- کی توثیق
- جڑتا
- مشتمل
- کھپت
- روابط
- پر مشتمل ہے
- باہمی تعلق۔
- سکتا ہے
- CPU
- تخلیق
- بنائی
- پار
- موجودہ
- اس وقت
- گاہکوں
- گہرا
- اعداد و شمار
- تاخیر
- تاخیر
- مظاہرہ
- demonstrated,en
- کثافت
- جمع
- ڈیزائن
- ڈیزائنرز
- اس بات کا تعین
- ترقی یافتہ
- ترقی
- ترقی
- آلہ
- کے الات
- فرق
- اختلافات
- مختلف
- طول و عرض
- سمجھ
- ظاہر
- دکھاتا ہے
- DOE
- نالی
- ڈرائنگ
- ڈرائیو
- خشک
- کے دوران
- ای اینڈ ٹی
- ہر ایک
- آسانی سے
- ایج
- اثر
- آٹھ
- الیکٹرانک
- ایمبیڈڈ
- توانائی
- توانائی کی کھپت
- انجینئر
- انجنیئرنگ
- تخمینہ
- Ether (ETH)
- جانچ پڑتال
- پھانسی
- تجربہ
- تجربات
- FET
- میدان
- اعداد و شمار
- بھرے
- توجہ مرکوز
- کے لئے
- مجبور
- فارم
- تشکیل
- فارم
- ملا
- سے
- تقریب
- مستقبل
- دروازے
- گیٹس
- نسل
- گراف
- زیادہ سے زیادہ
- سبز
- ہے
- he
- ہائی
- اعلی
- روشنی ڈالی گئی
- ان
- HTTPS
- ہانگ
- سینکڑوں
- ID
- کی نشاندہی
- IEEE
- if
- تصویر
- in
- شامل
- اضافہ
- اضافہ
- اشارہ کرتے ہیں
- انفرادی
- اثر و رسوخ
- کے اندر
- ضم
- ضم
- انضمام
- میں
- کی تحقیقات
- مسئلہ
- میں
- شامل ہو گئے
- لام
- زبان
- بعد
- پرت
- تہوں
- لے آؤٹ
- معروف
- سیکھنے
- چھوڑ کر
- لی
- چھوڑ دیا
- کی طرح
- لمیٹڈ
- لن
- منطق
- لو
- مشین
- مشین لرننگ
- اہم
- مینیجر
- مینوفیکچرنگ
- مارچ
- ماریو
- مواد
- مواد
- زیادہ سے زیادہ چوڑائی
- مئی..
- سے ملو
- یاد داشت
- دھات
- مائکرون
- ماڈل
- ماڈلنگ
- جدید
- زیادہ
- سب سے زیادہ
- منتقل
- تحریک
- ضرورت ہے
- ضرورت
- اگلے
- نومبر
- تعداد
- of
- OHM
- on
- ایک
- صرف
- آپریشن
- اصلاح کے
- or
- دیگر
- پیداوار
- راستہ
- راستے
- فی
- کارکردگی
- فلپس
- طبعیات
- ستون
- ستون
- گلابی
- رکھ دیا
- پلاٹا
- افلاطون ڈیٹا انٹیلی جنس
- پلیٹو ڈیٹا
- پوائنٹ
- نقطہ نظر
- ممکن
- مراسلات
- ممکنہ
- طاقت
- پہلے
- مسئلہ
- مسائل
- عمل
- پروسیسنگ
- پروگرام
- پروگرام
- پروگرامنگ
- وعدہ
- فراہم
- بے ترتیب
- رینج
- تناسب
- پڑھیں
- ریڈ
- ہٹا دیا گیا
- رپورٹیں
- کی ضرورت
- ضرورت
- ضروریات
- تحقیق
- مزاحمت
- جواب
- نتائج کی نمائش
- کا جائزہ لینے کے
- ٹھیک ہے
- کردار
- s
- سائنس
- سائنسی
- سیکشن
- سیمکولیٹر
- Semiconductors
- مقرر
- ترتیبات
- شکل
- ہونا چاہئے
- دکھایا گیا
- کی طرف
- سگنل
- اہم
- تخروپن
- سائز
- حل
- حل
- ماخذ
- خرچ
- سجا دیئے
- حالت
- امریکہ
- مراحل
- ذخیرہ
- تعلیم حاصل کی
- مطالعہ
- مطالعہ
- اس طرح
- امدادی
- ٹیم
- ٹیکنالوجی
- ٹکنالوجی کی ترقی
- سے
- کہ
- ۔
- گراف
- ماخذ
- ریاست
- ان
- تو
- وہاں.
- یہ
- اس
- کے ذریعے
- اس طرح
- وقت
- اوقات
- وقت
- کرنے کے لئے
- سب سے اوپر
- کی طرف
- روایتی طور پر
- دو
- قسم
- ٹھیٹھ
- کے تحت
- سمجھ
- بدقسمتی سے
- یونٹ
- استعمال کی شرائط
- استعمال کیا جاتا ہے
- کا استعمال کرتے ہوئے
- اقدار
- مختلف
- بنام
- عمودی
- عمودی طور پر
- ویڈیو
- لنک
- مجازی
- تصور
- وولٹیج
- حجم
- vs
- تھا
- we
- ویبپی
- تھے
- جب
- جبکہ
- سفید
- بڑے پیمانے پر
- گے
- ساتھ
- کام کیا
- کام کر
- گا
- wu
- سال
- زیفیرنیٹ