Довгостроковий запам`ятовуючий пристрій

Корисна модель відноситься до обчислювальної техніки і може бути використаний для довгострокової постійної пам'яті електронних систем, бібліотек та архівів. Відомий довгостроковий запам'ятовуючий пристрій [див. патент США №6771528, МПК G11C7/00, опубл. 03 серпня 2004p.], що містить числові шини, розрядні шини, запам'ятовуючі елементи між ними. Запис інформації в пристрої здійснюється при виготовленні пристрою шляхом формування відповідної структури запам'ятовуючого елемента в фотолітогра фічних те хнологічних процесах отримання цих структур. Недоліком такого пристрою є надто великий час запису інформації, що складається з терміну підготовки фотошаблонів з заданою інформацією та терміну виготовлення структури запам'ятовуючи х елементів пристрою. Н а й бі ль ш бли зьк им до к о ри сно ї мо де лі , що з ая вля єть ся , є довгостроковий запам'ятовуючий пристрій [див. па тент США №3790959 , МПК G1 1 C 17/00, оп убл. 05 люто го 1974p.], що місти ть чи сло ві шини, розрядні шини, комірки пам'яті, кожна з яких містить конденсаторний запам'ятовуючий елемент, який містить діелектричну плівк у, що розміщена на перетині числових і розрядних шин. Запис інформації в пристрої також здійснюється шляхом формування структури запам'ятовуючого елемента в фотоліто графічни х технологічни х процесах при виготовлені пристрою. Час запису інформації в цьому пристрої складається з часу підготовки фотошаблонів з заданою інформацією та часу ви го то влення стр ук тури зап ам 'я то вуючи х елемен ті в за за дан ими фо то шаблон ами . Для ви го то вле ння пр истро ю з но во ю і н форма ці єю н еобхі дне ви го то вленн я н о во го комп лек ту фо то шаблон і в, що зна чн о збільшує витрати на виготовлення пристроїв пам'яті з різною інформацію. Недоліком такого пристрою є великий час запису інформації та значні витрати на виготовлення пристроїв. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити відомий довгостроковий запам'ятовуючий пристрій шляхом введення в кожний запам'ятовуючий елемент додаткового шару нанорозмірної плівки алюмінію або оксиду алюмінію, що утворює структур у типу «сендвіч», за рахунок чого запис інформації проводять з допомогою скануючого атомного силового мікроскопу шляхом локальної модифікації плівки алюмінію в кожному запам'ятовуючому елементі з утворенням оксиду алюмінію, що забезпечує зменшення часу запису інформації та зниження витрат на виго товлення пристроїв пам'яті. Поста влен а задача ви рі шується тим, що в до вгостр оковом у запам'я то вуючом у пристро ї, що місти ть числові шини , р озрядні шини, комірки пам'яті, кожна з яких містить конденсаторний запам'ятовуючий елемент, який місти ть діелек тричн у п лівк у, що розмі щена на перетині числових і розрядних шин, згідно корисної моделі, кожний запам'ятовуючий елемент містить додатковий шар нанорозмірної плівки алюмінію або оксиду алюмінію, що утворює стр уктур у типу "сандвіч". Введення в до вго строковий запам'ятовуючий пристрій дода тково го шару нанорозмірної плівки алюмінію або оксиду алюмінію, що утворює структуру типу "сандвіч", дозволяє запис інформації проводити не шляхом формування відповідної стр уктури запам'ятовуючого елемента в фотолітографічних технологічних процесах при виготовленні пристрою, а з допомогою скануючого атомного силового мікроскопу шля хом локальної модифікації плівки алюмінію в кожному запам'ятовуючому елементі з утворенням оксиду алюмінію. При цьому, по-перше, для запису інформації не здійснюється підготовка комплекту фотошаблонів з заданою інформацією та виготовлення структури запам'ятовуючих елементів пристрою з заданими фото шаблонами, а здійснюється сканування атомним силовим мікроскопом та локальне окислення алюмінію під голками матричного кантилевера згідно з кодами інформації, що записується. Таким чином, час запису інформації в п р и стр ій зм ен шуєть ся , том у що ча с ск ан ува ння а томн им сило вим мікроскопом та локального окислення алюмінію значно менше ніж час п і дго то вки комп лек ту фо то ша блоні в та ви го то вле ння стр ук тури запам'ятовуючих елементів пристрою з заданими фотошаблонами. По-друге, оскільки в довгостроковому запам'ятовуючому пристрої відсутній запис інформації шляхом вигото влення структури запам'ятовуючи х елементів пристрою з заданими фо то шаблонами, то нема потре би в ви го то влені комплектів фото шаблонів з різною інформацією, тобто знижуються витрати на виготовлення пристроїв. На кресленні (Фіг.) приведено приклад стр уктури довгострокового запам'ятовуючого пристрою, що заявляється. Приклад конкретного виконання довгострокового запам'ятовуючого пристрою ілюструє приведена на кресленні (Фіг.) структура, що містить числові шини 1.1 ... 1 .m , де m ³ 2, розрядні шини 2.1 ... 2.n, де n ³ 2, та масив mn комір ок пам'я ті , кожна з яки х місти ть плівко вий кон ден са торн ий запам'ятовуючий елемент, який містить діелектричну плівку 3, що розміщена на перетині числових 1.1 ... 1 .m і розрядних 2.1 ... 2.n шин, та додатковий шар нанорозмірної плівки алюмінію 4 або плівки оксиду алюмінію 5, що утворює структур у типу "сандвіч". Довгостроковий запам'ятовуючий пристрій може бути виконано, наприклад, у вигляді напі впро ві дникової МДН -стр ук тури з шаром тонко ї діелектричної плівки 5 з високим значенням діелектричної сталої, наприклад, оксиду цирконію. Довгостроковий запам'ятовуючий пристрій працює наступним чином. Розглянемо три режими роботи: запис, зберігання та зчитування інформації (див. Фіг.). В режимі запису інформації, відповідно до коду адресу та коду числа з допомо гою скан уючо го а томно го си ло во го мікро скоп у пі д го лками ма три чн о го кан тиле ве ра здій сн юється лока льн а м оди фікація плі вки алюмінію 4 в кожному запам'ятовуючом у елементі з утворенням оксиду алюмінію 5 в ти х запам'ятовуючи х елементах, де необхідно, наприклад, записа ти «0» та відсутн ість тако ї моди фікаці ї в ти х запам 'я то вуючи х елементах, де необхідно, наприклад, записати «1». В результаті, ємність конденсатора запам'ятовуючих елементів, де записана інформація "1" буде значною, відповідно до значення діелектричної сталої оксиду цирконію 3, а ємність конденсатора запам'ятовуючи х елементі в, де записана ін формація "0" буде набага то меншою, відпо відно до значення діелектрично ї стало ї оксиду алюмінію 5. Час запису інформації, що складається з часу сканування та часу локального окислення плівки алюмінію під голками матричного кантилевера, станови ть для матриці кантилеверів 1000x1000 в перерахунк у на один біт не більше одиниць мікросекунд. Зберігання інформації здійснюється за рахунок збереження хімічного складу матеріалів плівок, які утворюють запам'ятовуючий елемент, і може відбуватися як завгодно довго. В режимі зчитування інформації, на обрану числову шин у, наприклад, 1.1 подають імпульс зчитування, який проходячи через конденсатори запам'ятовуючих елементів, на розрядних шинах 2.1...2.n викликає вихідний сигнал, амплітуда якого визначається величиною електричної ємності відповідного конденсатора запам'ятовуючого елемента. Наприклад, при відношенні значення діелектричної сталої плівки оксиду цирконію 3 до зн ачення діе лек три чно ї сталої п лі вки ок сиду а люмін ію 5 в 1 0 ¸ 20 р азі в, амплітуди ви хідних сигналів на розрядних шинах 2.1...2.n, що зв'язані з запам'ятовуючими елементами , де запи сані «1» та запам'ято вуючими елементами, де записані «0», також будуть відрізнятися в 10 ¸ 20 разів, що достатньо для надійного розпізнавання записаної інформації. Шви дкість зчи тування ін форма ці ї визна ча ється ча сом заряду конденсаторів, яке залежить від сумарного опору числової та розрядної шини та сумарної ємності конденсатору запам'ятовуючого елемента, що для запам'ятовуючого пристрою, виго товленого за проектно-технологічними нормами 50 ¸ 100нм складає одиниці наносекунд. Довгостроковий запам'я товуючий пристрій , що заявля ється , може знайти широке застосування у об'єктах обчислювальної техніки, а саме може бути використаний для довгострокової пам'яті електронних систем, бібліотек та архівів.