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閃存在存儲的歷史上佔有獨一無二的位置。就在我們剛剛掌握如何完全利用這個東西的時候,人們就已經在說我們幾年後就會壓榨完閃存的潛力並且將必須尋找一個替代物。 Crossbar的傢伙們就把賭注押在電阻式隨機存取記憶體(RRAM)上。

和非易失性記憶體市場上的其他幾個競爭者一樣,Crossbar使用的是利用高電阻態和低電阻態來存儲0和1數據的組件,而不是使用DRAM(動態隨機存取記憶體)和閃存所利用的陷阱電荷模式。與NAND閃存相比,或和像PCM(相變記憶體)這樣的技術相比,Crossbar RRAM單元看起來非常簡單。

每個單元包含在一對電極之間的專門的非結晶態矽交換介質。當電流由一個方向經過單元的時候,來自頂部電極的銀離子遷移到交換介質中。當被遷移的銀在兩個電極之間產生一個納米大小的細絲後,單元的電阻就會大幅下降。要做刪除操作的話,電流方向就反過來,然後銀離子遷移回頂部電極,重新提高電阻。

電流設備的寫入電壓時3.5伏左右,相比之下,閃存要求的刪除電壓需要20伏以上。這意味著RRAM只消耗閃存的1/20的電量。

這個結構意味著RRAM實際上是比特可尋址的,就像DRAM一樣,同時Crossbar表示寫入速度比NAND閃存快20倍,耐用性大約是1萬次週期。這個耐用性是目前1X(15到19納米)閃存耐用性的10倍,而且閃存的耐用性還會隨著廠商實施1Y和1Z(10納米)製程技術而繼續下降。如果控制器廠商在RRAM上使用與在閃存上同樣的延長的ECC(錯誤檢測與糾正)機制,那麼耐用性就不是個問題。只要RRAM的單元足夠支持一個細絲的創建,那麼它的製程還可以繼續縮小,並且可以向​​3D方向發展,不會像閃存那樣在縮小的時候錯誤率大幅上升。

RRAM和閃存相比還有其他兩個重要優點,另外還有其他“主要競爭技術”的一些優點。首先,它可以在一個標準的CMOS芯片生產線上製造。這不僅擴大了能夠生產這種產品的芯片廠的範圍,同時還意味著廠商可以將RRAM放在和內置應用程序同樣的晶圓上。因此我們可以在消費者電子產品(比如智能手機和家用NAS(網絡附加存儲))上或在配置了控制器和RRAM的單芯片SSD(固態驅動器)上看到內置了RRAM的芯片上系統(SoC )設備。

RRAM在同樣單元製程上的芯片面積還小於閃存,大概只有後者的一半,因有可能帶來1TB容量的芯片。

Crossbar已經從一些大型VC(風險投資)公司那裡獲得了2500萬美元的投資。該公司成立於2010年。 Kilener Perkins資助了公司成立之前該技術的學術研究。

Crossbar要想讓RRAM率先取代閃存的話,它必須最好在CMOS廠裡面找到一個人來認證它的技術並將它帶入市場。現在的一些閃存廠商就在各種不同的未來技術之間左右互搏,也許其中一家廠商會選擇RRAM。到2050年,你大概可以跟年輕人說一下當年閃存SSD的各種故事,就像我說泡沫記憶體一樣。

雖然我們還不知道哪種技術將最終取代閃存,不過我們知道已經有很多廠商在開發替代技術,因此未來肯定會有代替閃存的技術。

在相同儲存容量規格,NAND Flash與RRAM記憶體模組體面積比較  

在相同儲存容量規格,NAND Flash與RRAM記憶體模組體面積比較

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專門研發非揮發性電阻式記憶體(non-volatile resistive RAM,RRAM)的Crossbar公布該公司的技術成果,指出新一代的非揮發性記憶體可於2平方公分的IC上儲存1TB的資料,且已在商業化的工廠內發展出可運作的Crossbar陣列記憶體,已準備好要展開第一階段的量產。

Crossbar表示,與現有最先進的NAND快閃記憶體相較,Crossbar的技術可帶來20倍的寫入效能,20倍的省電能力,只有一半大小的晶粒則有10倍的續航力,可望推動從消費者、企業、行動或連網裝置等電子產品的新一波創新。

Crossbar執行長George Minassian指出,非揮發性記憶體為電子市場的核心,現已非常普及,被應用在平板電腦、隨身碟及企業儲存系統中,但在進入更小的製造程序時遇到了瓶頸。而他們所開發的Crossbar陣列則證明了RRAM技術並不難生產,而且已準備商業化,這將是非揮發性記憶體產業的分水嶺。

Crossbar的RRAM不只在2平分公分的IC內可儲存1TB的資料,它還能夠進行3D堆疊,使其透過單一晶片就能提供數TB的儲存容量。

市場認為Crossbar RRAM非常適合今日的行動裝置,除了它的小尺寸與高效能等特性外,它還可大幅延長電池續航力。Crossbar則說該公司的RRAM技術適用於消費者電子裝置、企業儲存或雲端運算、物聯網應用、穿戴式運算裝置及安全支付等。

根據外電報導,Crossbar RRAM的原型是在台積電廠內打造,使用既有的材料,而且製造成本比NAND快閃記憶體便宜,因此推測售價也將低於NAND快閃記憶體;Crossbar計畫將相關技術授權給第三方業者,估計真正採用該技術的產品會在2~3年內問世。

來源: 存儲在線

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