新式存儲器技術隊伍包括MRAM、PCRAM和ReRAM,受惠技術、材料、設備等環節的關鍵突破,正邁向大規模量產的路上,眼前我們正處于見證存儲器歷史的轉折點。新式存儲器可分為獨立型產品,以及嵌入于邏輯工藝,用于取代部分傳統的嵌入式快閃存儲器eFlash技術,而在嵌入式技術上,趨勢已快速成熟中。但用于獨立型存儲器上,目前還有性能、成本的問題待克服。
MRAM為磁性隨機存取存儲器,架構是在晶體管中的存儲單元就在后端互聯,甚至不占用“硅”的面積,可以做到直接嵌入到邏輯的電路里,因此可以做的非常小,一個晶體管一個存儲單元。
再者PCRAM就是相變隨機存取存儲器,以及ReRAM是叫電阻隨機存取存儲器,比MRAM更有吸引力之處在于,這兩種新式存儲技術可以跟NAND一樣,實現3D三維的架構。
可以說新式存儲器的應用范圍很廣,但若把其效益發揮至最大值,先鎖定兩大應用:物聯網、云計算和大數據中心。
(來源:Applied Materials)
我們常常講的物聯網,就是所謂的邊緣終端、邊緣設備。現在的邊緣設備架構,就是一個邏輯芯片加上一個sram芯片,其中SRAM的功能是計算,然后再加一個3DNAND芯片,用來存儲算法/軟件/代碼。
所謂“邊緣”,就是因為沒有連線,無法通電,這時候功耗的問題就很重要,因為功耗決定可以用多長的時間。
這時,MRAM就可以替代SRAM的功能。因為SRAM是不用的時候也在耗電,甚至還漏電,但有些邊緣設備可能99%的時間都在待機,如果用MRAM部分取代SRAM,就可以改善很多的功耗問題。
3DNAND也一樣,它實際上是高電壓的器件,若是部分用MRAM部分取代3DNAND也可以達到降低功耗的目的。
MRAM有兩大優點,第一是待機的時候不耗電,第二是比閃存便宜很多,若論缺點,則是MRAM的速度還沒有到SRAM等級。例如物聯網大量使用的MCU等,MRAM就非常適合使用。
接著來看云端和大數據中心。這塊領域有三個挑戰。首先是海量數據的涌入,再來是需要快速進行運算,第三個關鍵仍是回到功耗。
目前主流的架構是DRAM再加上SSD去存儲數據,但要如何做到用新型的存儲器來提高性能?
方法一,是把DRAM部分取代掉,因為從功耗角度,DRAM有功耗到問題。再者PCRAM、ReRAM可以做3D架構后,在成本上具備優勢。
方法二,是把SSD部分取代。SSD的優勢是便宜,受惠3DNAND堆疊技術成熟,現在128層堆疊都要量產,3DNAND成本越來越低,但弱點卻是性能。
如果用PCRAM、ReRAM取代部分DRAM,一來同樣可以實現3D架構,二來性能要比SSD好很多。
關鍵詞:SRAM MRAM