МНОГОУРОВНЕВАЯ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМАЯ ЯЧЕЙКА ПАМЯТИ И СПОСОБ СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2025 года по МПК G11B7/26 G11B7/2403 

Изобретение относится к областям электроники, материаловедения, физики поверхности и может быть использовано для создания многоуровневой энергонезависимой ячейки памяти.

Известны элементы электрически адресуемой энергонезависимой постоянной памяти (№ RU 2216055 C2 «Постоянная память и постоянные запоминающие устройства»), содержащей совокупность ячеек памяти, каждой из которых во время операции записи на постоянное время присваивают одно из двух или более логических состояний.

Известна полезная модель RU 202461 U1 «Мемристивный синапс», в котором в качестве элемента памяти предлагается мемристор с увеличенным диапазоном энергонезависимого переключения сопротивления мемристивного синапса до 7 порядков по величине и несколькими стабильными промежуточными уровнями сопротивления.

Известно изобретение RU 2028015 C1 «Способ записи и воспроизведения оптической информации». Сущность данного изобретения заключается в том, что пленочный носитель из халькогенидного стекла экспонируют записывающим оптическим излучением с различными требуемыми длинами волн. Одновременно материал носителя подвергают химическому травлению до требуемого изменения толщины информационных участков. При воспроизведении информации регистрируют отражение от информационных участков носителя воспроизведение световые сигналы с длинами волн, отличными от длин волн воспроизводящего излучения.

Также известно изобретение №2606089 «Способ исследования информационной емкости поверхности наноструктурированных материалов». В этом способе рельеф поверхности рассматривается в качестве среды, способной к хранению информации. Разная шероховатость поверхности соответствует разной величине максимальной взаимной информации, а следовательно, и информационной емкости поверхности (1. А.В. Алпатов, С.П. Вихров, Н.В. Вишняков, С.М. Мурсалов, Н.Б. Рыбин, Н.В. Рыбина Комплексный метод исследования корреляционных параметров самоорганизованных структур. - ФТП, т. 50, вып. 1, 2016, с. 23-29).

Предлагаемое изобретение является дальнейшим этапом развития изобретения RU 2755005 C1 «Способ записи информации в запоминающую ячейку», в котором запись информации в запоминающую ячейку производится путем воздействия лазерным излучением разной интенсивности и разной длительности импульсов. Градуировка представленной в данном изобретении методики заключается в сопоставлении величины информационной емкости, рассчитываемой с помощью метода средней взаимной информации [1], с типом рельефа поверхности материала.

Создание многоуровневой энергонезависимой ячейки памяти и способ считывания с нее информации включают в себя следующие этапы.

1. Выбор твердотельного материала с несколькими стабильными и воспроизводимыми состояниями рельефа поверхности. Материал должен иметь несколько устойчивых состояний рельефа поверхности, которые получаются путем воздействия на поверхность материала лазерным излучением в зависимости от его длины волны, длительности импульса и мощности.

2. Определение количества состояний для хранения информации. Для этого необходимо иметь набор образцов используемого твердотельного материала, подвергшегося воздействию лазерного излучения в разных режимах. Затем нужно получить изображения поверхности образцов, рассчитать их информационную емкость по методу средней взаимной информации, измерить коэффициент отражения их поверхности. Из полученных данных выбрать образцы, которые можно различить по значениям информационной емкости и коэффициенту отражения. Количество устойчивых состояний рельефа поверхности определяет количество уровней записи информации в ячейке. Таким образом, по количеству выбранных образцов определяется количество состояний для хранения информации.

3. Определение минимального размера элемента памяти и ячейки памяти. Минимальный размер элемента памяти выбирается, исходя из возможностей используемого лазера по дифракционному пределу или размеру пятна фокусировки на поверхности при записи и считывании информации. Размер ячейки памяти выбирается, исходя из требуемого для хранения количества информации.

4. Кодирование каждого различного элемента памяти по величинам коэффициент отражения - информационная емкость. Каждому выбранному типу рельефа поверхности присваивается свое состояние (например, «0», «1», «2», «3» и т.д.).

5. Воздействие на каждый элемент памяти лазерным излучением с определенными длиной волны, интенсивностью и длительностью импульсов.

Рассмотрим, к примеру, твердотельный материал с четырьмя стабильными состояниями рельефа поверхности, которые можно получить путем воздействия лазерного излучения при различных режимах.

На фиг. 1 представлена ячейка памяти, состоящая из 4×4 элементов. Каждый элемент памяти представляет собой минимально допустимую область материала для воздействия лазерным излучением.

Можно посчитать емкость такой ячейки: 4⁴=256 состояний.

Простейший аналог - QR-код. Только в такой ячейке вместо стандартных состояний «0» и «1» (черный и белый цвет в QR-коде) используется большее количество состояний.

Возможное практическое применение предлагаемого изобретения связано с шифрованием информации. Ключ (код) - это рассчитываемые по методу средней взаимной информации параметры, имеющиеся только у разработчика.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что хранение информации осуществляется на стабильных типах рельефа поверхности твердотельного материала, что позволяет обеспечить большее количество информационных состояний и не использовать для этого источники энергии.

Изобретение относится к области электроники. Технический результат заключается в возможности хранения информации на стабильных типах рельефа поверхности твердотельного материала, что обеспечивает большее количество информационных состояний без использования для этого источников энергии. Способ заключается в том, что выбирают твердотельный материал с несколькими метастабильными состояниями рельефа поверхности; определяют количество состояний для хранения информации; определяют минимальный размер элемента памяти и ячейки памяти; кодируют каждый различный элемент памяти по величинам коэффициент отражения - информационная емкость; воздействуют на каждый элемент памяти лазерным излучением определенными длиной волны, интенсивностью и длительностью импульсов; при этом запись и хранение информации осуществляется привязкой к параметрам рельефа поверхности твердотельного материала. 1 ил.

Способ создания многоуровневой энергонезависимой ячейки памяти, включающий выбор твердотельного материала с несколькими метастабильными состояниями рельефа поверхности; определение количества состояний для хранения информации; определение минимального размера элемента памяти и ячейки памяти; кодирование каждого различного элемента памяти по величинам коэффициент отражения - информационная емкость; воздействие на каждый элемент памяти лазерным излучением определенными длиной волны, интенсивности и длительности импульсов, отличающийся тем, что запись и хранение информации осуществляется привязкой к параметрам рельефа поверхности твердотельного материала.