Trong phòng nghiên cứu của Micron Technology người ta thấy những miếng silicon được phủ bằng những hình chữ nhật nhỏ có kích thước bằng hạt gạo.
Mỗi hình chữ nhật đó được gọi là một tế bào chip nhớ. Mỗi tế bào chứa vòng mạch kín có kích thước 50-nanometers - tương đương với kích thước 1/2.000 sợi tóc.
Đạt được thành quả này là nhờ các nhà sản xuất chip đã liên tục nghiên cứu giảm kích thước vòng mạch và kích cỡ chip nhớ, giúp cho chúng có thể lưu trữ được nhiều dữ liệu số hơn.
Nhưng các nhà sản xuất chip thế giới hiện lại đang lo ngại về một ngày không xa nữa công nghệ sản xuất chip nhớ silicon đạt đến giới hạn quy luật vật lý của nó và không thể tiếp tục tuân thủ đúng theo định luật Moore nữa. Điều này đồng nghĩa với việc chip nhớ không thể thu nhỏ hơn được nữa.
"Chúng ta cần phải có một kiến trúc mới cho dòng bộ nhớ không biến đổi khi kích thước vòng mạch đạt tới cỡ 25-nanometers," Mike Splinter - Giám đốc hãng cung cấp công cụ sản xuất chip nhớ hàng đầu thế giới Applied Materials - nhận định.
"Giờ đây tôi đã thực sự cảm thấy lo lắng về vấn đề này bởi giới hạn 25-nanometers không còn xa nữa. Tuy nhiên, đó còn lả cả một thách thức nếu chúng ta muốn thay đổi quy trình công nghệ sản xuất chip nhớ".
Tình trạng này sẽ khiến quá trình phát triển của các dòng thiết bị như máy nghe nhạc số cầm tay hay camera kỹ thuật số sẽ bị chậm lại trong một vài năm.
Định luật Moore
Hiện tiến trình giảm kích thước chip nhớ và chip vi xử lý vẫn tuân thủ theo đúng định luật Moore đã được người sáng lập ra Intel Gordon Moore xác lập năm 1965.
Theo đó, Moore khẳng định số lượng transistor có thể gắn lên một bề mặt silicon nhất định sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 2 năm. Về sau này trước sự phát triển của công nghệ sản xuất chip Moore quyết định rút khoảng thời gian đó xuống còn 18 tháng.
Có vẻ như giới hạn định luật Moore đến với lĩnh vực sản xuất chip nhớ nhanh hơn với lĩnh vực sản xuất chip vi xử lý cho PC. Nguyên nhân là bởi hai dòng chip này khác nhau về phương thức vận hành. Chip vi xử lý sử dụng vòng mạch để làm đường dẫn cho các dòng electron. Trong khi đó, chip nhớ sử dụng các electron có chứa điện tích để lưu trữ dữ liệu. Nếu kích thước vùng chứa electrons đó nhỏ đi thì con chip sẽ rất khó đọc được dữ liệu.
Đối với vị giám đốc phụ trách marketing sản phẩm Tom Trill của Samsung Electronics thì lo ngại nói trên đã không còn quá xa vời nữa. "Đó là một câu hỏi và chúng ta cũng đã có câu trả lời. Nhưng dường như mọi người đã quá bi quan trong thời gian trở lại đây".
Các hãng sản xuất chip đã phải đổ hàng trăm triệu USD để nghiên cứu và hoàn thiện công nghệ sản xuất mới. Giải pháp thay thế ở đây nghe có vẻ rất viễn tưởng gồm M-RAM, P-RAM, bộ nhớ mô-đun và carbon nanotubes.
"Tương lai gần chúng ta cần phải có thêm những công nghệ mới," Mark Durcan - Giám đốc điều hành Micron Technology - khẳng định.
Có thể nói hiện nay hầu hết các hãng sản xuất chip đều rót tiền vào nghiên cứu công nghệ mới. Trong đó phải kể đến những tên tuổi hàng đầu như Intel, Hynix Semiconductor, Infineon, Toshiba, Hitachi và Fujitsu.
Một trong những công nghệ mới được kỳ vọng nhất là P-RAM hay còn gọi là bộ nhớ thay đổi trạng thái. Vật liệu lưu trữ dữ liệu sẽ thay đổi trạng thái khi lưu dữ liệu thay vì thay đổi lượng điện tích như công nghệ hiện nay. Hình thức lưu trữ này tương tự như kiểu lưu trữ dữ liệu trên đĩa quang CD hiện nay.
Đèn xanh
Tháng 12/2006, IBM ra mắt cộng đồng một mẫu thử nghiệm chip nhớ mới có khả năng vận hành nhanh hơn tới 500 lần trong khi đó chỉ tiêu thụ một lượng điện năng bằng nửa chip nhớ flash hiện nay. Đây chính là mẫu thử nghiệm chip nhớ P-RAM.
Quan trọng hơn là các nhà nghiên cứu của IBM chứng minh công nghệ chip nhớ trên có thể giúp giảm kích thước vòng mạch xuống 20-nanometer.
"Đó chính là tín hiệu đèn xanh đối với ngành công nghiệp chip nhớ toàn cầu. Chúng ta nên tiếp tục đầu tư nghiên cứu thêm về công nghệ này," ông Spike Narayan - Giám đốc quản lý nghiên cứu khoa học nano của IBM - nhận định.
Một công nghệ cũng đầy hứa hẹn khác là công nghệ lưu trữ từ tính. Chủng loại bộ nhớ này sử dụng từ tính thay vì các hạt điện tích. Ngoài ra còn có công nghệ khác như công nghệ lưu trữ mô-đun hay công nghệ carbon nanotubes. Thách thức với những công nghệ này là chi phí sản xuất của nó quá đắt.
Nhưng có lẽ sẽ có một công nghệ mới tìm được chỗ đứng của nó trên thị trường trong tương lai. Công nghệ mới phải đáp ứng một vài yêu cầu quan trọng như có thể lưu trữ lượng dữ liệu lớn, đọc và ghi dữ liệu nhanh và có thể giữ được dữ liệu ngay cả khi nguồn điện bị ngắt.
Yếu tố quan trong nhất là công nghệ đó có thể được sản xuất trên nền tảng kỹ thuật hiện có hoặc phải đủ hấp dẫn để các hãng đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất hoàn toàn mới.
"Cứ sau hai năm lại có một người xuất hiện và tuyên bố phát hiện được một công nghệ chip nhớ hoàn toàn mới. Nhưng những công nghệ đó vẫn phải đối mặt với một số giới hạn kỹ thuật," chuyên gia phân tích In-Stat Jim McGregor cho biết. "Những công nghệ đó đầy hứa hẹn nhưng vấn đề lớn là liệu nó đi vào thực tế thế nào".
(Theo VnMedia/ Reuters)
