經過幾十年的發展,電子產業幾乎已成為一個線性系統,並被摩爾定律(Moore's Law)左右。然而隨著摩爾定律逐漸出現鬆動,越來越多新技術開始浮上檯面。這些技術不僅僅是既有技術的改進,而是全面的變革。電子產業可望藉由這些新技術轉型成為非線性系統,推翻多年來電子產業所定立的主張。

Semiconductor Engineering網站報導指出,存儲器技術近年的發展,可能就此改變存儲器與處理技術在1940年代便已確立的關係。連續存儲器配置的效率儘管不斷受到挑戰,但係統的惰性使得這種配置幾十年來維持不變。

即使在對稱多處理系統中,存儲器的配置仍多是連續空間,資料從存儲器前往處理器的途中,往往會卡在資料匯流排的位置,這是由於存儲器與處理元件相距過遠的緣故。事實上,目前架構中處理與存儲器的速度與功率分佈差異越來越大,並影響了芯片外的資料傳輸速度。

Rambus於是利用DDR介面的類比結構將存儲器與邏輯連結,加速資訊傳送並將訊息轉換回邏輯,不過這都還需建立在存儲器與邏輯為兩個獨立單位的前提下。一旦將存儲器置於邏輯之上,便可用幾百萬條線路連接存儲器與邏輯,改變整個既有的架構。

垂直化的芯片結構越來越受到矚目。傳統芯片間中介層(inter-chip interposer)、打線的堆疊,以及矽穿孔(Through Silicon Via;TSV)連接,已逐漸成為主流。各種存儲器、邏輯、MEMS、RF等技術,也能以更具成本效益的方式整合。

然而3D存儲器不只是芯片堆疊。 3D存儲器架構還可同時處理多層資料。三星電子(Samsung Electronics)與東芝(Toshiba)便一路從24層存儲器發展到48層。然而這並不代表矽穿孔完全失去了價值。矽穿孔仍能有效減少I/O功率,提供更高的存儲器密度。

3D堆疊架構不免會產生功率與熱能的疑慮。所倖存儲器並沒有太高的功率需求,只有在讀寫時才會消耗電力。

SRAM與DRAM很久前便停止了微縮的腳步,自旋(spin torque)、ReRAM、相變(phase change、交叉點(cross point)等新的存儲器技術紛紛出現。這些新技術的共同點,便是材料科學與物理學上的突破。

然而存儲器與處理器間的溝通延遲,已困擾電子產業30多年,並非上述新技術可以完全解決,頂多是縮短了中間的差距。

此外,存儲器技術與電晶體脫勾後,便可成為後段製程(BEOL)存儲器,編碼與感應放大器都可置於存儲器陣列下,較SRAM省下不少空間。

未來的系統單芯片(SoC),可能不再需要使用SRAM。

Source:DigiTimes

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