Олимпиада "Наноэлектроника"
Неофициальный сайт

Меню сайта
Категории раздела
Наш опрос
Оцените сайт олимпиады
Всего ответов: 121
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Главная » Статьи » Компьютерный практикум и ИТ (МИФИ) » Моделирование (курсы КП и ПК)

Моделирование. Флеш-память Samsung.

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Московский инженерно-физический институт

Факультет «Автоматики и электроники»

Кафедра «Микро- и наноэлектроники»

Флеш-память Samsung

Дисциплина: Компьютерный практикум 16

Подготовили: студенты группы А04-09

Жолондковский В.В.

Дзагоев В.А.

Преподаватель: доцент Лапшинский В. А.

 

Москва 2016-05-22

Версия 2.0

 

Аннотация

Данная работа посвящена моделированию количества транзисторов и их размеров «на борту» запоминающих устройств от фирмы-производтеля Samusng от года выпуска. Выполнено прогнозирование дальнейшего увеличения этой характеристика до 2020 года

 Работа содержит: 2 формулы, 3 таблицы,3 рисунка.

Ключевые слова

Техпроцесс, транзистор, нанометр, флеш-память, запоминающее устройство, корреляционно-регрессивный анализ, коэффициент корреляции.

Введение

   Компания Samsung является одним из ведущих мировых производителей техники разработчиком новейших технологий. Одна из областей деятельности этой корпорации — полупроводниковые технологии, которыми занимается отдел компании Samsung Electronics Co., Ltd, а именно Device Solution(отдел полупроводниковых технологий и ЖК-дисплеев). Первое запоминающее устройство формата флеш -карты было представлено на IEEE уже в 1984 году в Сан-Франциско. Идея создания технологии принадлежит японскому ученному Фуджио Масуоко, который работал в фирме Toshiba [1].

   В 1999 году израильская компания М-систем выпускает флешку, которую можно было носить в кармане. Объем ее тогда составлял всего 8 мб, однако это уже было в 4 раза больше, чем вмещалось на дискету. К тому же, новаторское изобретение не требовало специального программного обеспечения и работало без установки драйверов. Изобретение принадлежит нашему соотечественнику, Семену Лицину, который на тот момент работал в Тель-Авиве. И через некоторое время в игру включился и Samsung.

   Задачей работы является моделирование это: корреляционно-регрессивный анализ развития техпроцесса в транзисторах, используемых в запоминающих устройствах, а также составление прогноза дальнейшего изменения этой характеристики

Количество транзисторов в устройстве

   Принцип работы полупроводниковой технологии флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («кармане») полупроводниковой структуры. Изменение заряда («запись» и «стирание») производится приложением между затвором и истоком большого потенциала, чтобы напряженность электрического поля в тонком диэлектрике между каналом транзистора и карманом оказалась достаточна для возникновения туннельного эффекта. Для усиления эффекта туннелирования электронов в карман при записи применяется небольшое ускорение электронов путём пропускания тока через канал полевого транзистора (явление инжекции горячих носителей). Чтение выполняется полевым транзистором, для которого карман выполняет функцию затвора . Потенциал плавающего затвора изменяет пороговые характеристики транзистора, что и регистрируется цепями чтения. Эта конструкция снабжается элементами, которые позволяют ей работать в большом массиве таких же ячеек. Существует два типа организации: NOR и NAND. Конструкция NOR использует классическую двумерную матрицу проводников, в которой на пересечении строк и столбцов установлено по одной ячейке. Конструкция NAND — трёхмерный массив. В основе та же самая матрица, что и в NOR, но вместо одного транзистора в каждом пересечении устанавливается столбец из последовательно включенных ячеек [2].

   В данной работе был применен корреляционно - регрессивный анализ для рассмотрения развития техпроцесса.

 

Корреляционно - регрессивный анализ

 

Основным пунктом корреляционно-регрессивного анализа является расчет коэффициента корреляции Пирсона (по таблице 1) [3,4]. Для расчета использовалась формула (Формула 1, 2).

Формула 1

Формула 2

При помощи онлайн - калькулятора произведен анализ:

 

Коэффициент корреляции (r) равен -0.939

Связь между исследуемыми признаками - обратная, теснота (сила) связи по шкале Чеддока - весьма высокая

Число степеней свободы (f) составляет 9

t-критерий Стьюдента равен -8.226

Критическое значение t-критерия Стьюдента при данном числе степеней свободы составляет 2.262. tнабл < tкрит, зависимость признаков статистически не значима (p>0,05)Коэффициент детерминации r2 равен 0.883 (факторный признак x определяет 88.3% дисперсии зависимого признака y)

Средняя ошибка аппроксимации (характеризует адекватность регрессионной модели) составляет 52.6%

Таблица 1

Год

Техпроцесс (нм)

2000

180

2002

150

2004

90

2006

70-56

2010

35-32

2011

27

2012

21

2013

20

2014

19-16

2015

12

2016

12

В таблице 1 представлена информация, касательно размера транзисторов до сегодняшнего дня.

Соответственно, сделав следующие приближения:

Транзистор — квадрат, с ребром, размера, указанного в таблице;

Средний размер флеш-карты равен размеру спичечного коробка, часть содержащая память — около 25% от размера флешки. Можно сделать предположения о количестве транзисторов внутри флеш- накопителя.

Прогноз

Таблица 2

Год

Техпроцесс (нм)

2000

180

2002

150

2004

90

2006

70-56

2010

35-32

2011

27

2012

21

2013

20

2014

19-16

2015

12

2016

12

2017

12

2018

10

2020

9

 

 

 

Рис. 2

   Прогноз основывается на том, что ведутся разработки по созданию запоминающего устройства, несущего до 250 с лишним эксобайтов памяти [5]. Компания Samsung является одним из лидеров на рынке полупроводников, и поэтому именно они могут претендовать на такие результаты, с учетом их вложений в полупроводниковую электронику, а также уже имеющихся достижений.

   Ниже, представлена таблица 2 и график 3, отражающие именно количество транзисторов в сделанном ранее приближении

 

 

Таблица 3

Год

Количество

2000

694444

2002

833333

2004

1388888

2006

1785714

2010

3571428

2011

4629629

2012

5952380

2013

6250000

2014

6578947

2015

1E+07

2016

1E+07

2017

1E+07

2018

1,3E+07

2020

1,4E+07

 

 

   Данная таблица сделана в табличном процессоре Microsoft Excel, именно поэтому данные представлены в таком формате (экспоненциальном виде).

   По данному прогнозу (таблица 3) можно заметить, что рост количества транзисторов подчиняется закону Мура, так как каждые два года (что и будет являться периодом удвоения) количество транзисторов растет примерно вдвое, но до 2014 года, поскольку далее с заморозкой требований и с улучшением быстродействия при сохраняющемся размере, для удовлетворения потребностей современной электроники такой рост количества транзисторов на схеме был бы избыточен.

Рис.3

   На рисунке 3 изображен прогноз роста транзисторов на БИС. На нем также показана кривая, демонстрирующая экспоненциальный рост количества транзисторов, которая примерно совпадает с реальным ростом количества транзисторов в схеме [6].

Заключение

   Полученный прогноз представляется весьма правдоподобным, однако результат анализа исходных данных говорит, что с математической точки зрения его нельзя считать в достаточной степени точным. Если рассматривать количество транзисторов с точки зрения закона Мура, то он выполняется, но с точностью, оставляющей желать лучшего.

 

Источники информации

  1. http://comp.web-3.ru/peref/portablestorage/?act=full&id_article=10422 — История создания флешки.
  2. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BB%D0%B5%D1%88-%D0%BF%D0%B0%D0%BC%D1%8F%D1%82%D1%8C —Статья в википедии о флеш-памяти
  3. http://medstatistic.ru/calculators/calccorrelation.html — Онлайн   калькулятор.
  4. http://www.statistica.ru/theory/koeffitsient-korrelyatsii/  — Корреляционный анализ.
  5. http://www.3dnews.ru/921243 — Новости о 250 эксобайтной флешки
  6. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%9C%D1%83%D1%80%D0%B0 — статья о законе Мура на википедии.
Категория: Моделирование (курсы КП и ПК) | Добавил: JustCardi (02.06.2016)
Просмотров: 380 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 1
1 VAL3429  
0
Заголовки делаются без точек в конце текста заголовка(!)

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа
Поиск
Друзья сайта