Videó: Basics of Nonvolatile Memories: MRAM, RRAM, and PRAM - Presented by Fatih Hamzaoglu (November 2024)
Tegnap írtam a hagyományos NAND flash memória készítőinek problémáiról, az okostelefonokban, táblagépekben és SSD-kben használt tárhelyről. A flash memória óriási mértékben nőtt az elmúlt évtizedben. A sűrűség növekedett, mivel az árak gyorsan visszaestek arra a pontra, ahol manapság meglehetősen gyakori látni apró noteszgépeket, amelyek SSD-ket használnak a merevlemez-meghajtók cseréjéhez, és a sok flash-t használó vállalati rendszerekre. Ez nem helyettesíti és nem fogja helyettesíteni a merevlemezeket, amelyek továbbra is olcsóbbak és képesebbek, de sok előnyt hozott mind a vállalati, mind a mobil tároló rendszerek számára. A NAND vaku hagyományos méretezése azonban úgy tűnik, hogy véget ér, és ennek eredményeként sokkal több tevékenységet látunk a memória alternatív formáinak körül.
Ezeknek a kérdéseknek a megoldására a fejlesztők új típusú nem felejtő memóriákat próbáltak létrehozni, a legnagyobb figyelmet fordítva például az STT-MRAM-ra, a fázisváltási memóriára és a különösen ellenálló véletlen hozzáférésű RAM-ra (RRAM vagy ReRAM). Bár sokféle típusú RRAM létezik, az alapcella általában egy felső és alsó elektródból áll, amelyeket egy távtartó anyag választ el egymástól. Ha pozitív feszültséget alkalmaznak, akkor vezetőképes szálak alakulnak ki és az anyag átfolyik az anyagon; negatív feszültség alkalmazása esetén a szálak eltörnek, és a távtartó szigetelőként működik.
Az RRAM-t és a többi alternatívát gyakran először a NAND flash vagy a hagyományos DRAM pótlásaként hozták létre, ám legalábbis kezdetben különös figyelmet kapnak egy „tároló osztálymemória” (SCM) formájában, amely gyors átvitelt kínálna közvetlenül a CPU-ra (mint például a DRAM)) nagyobb sűrűségűek (mint például a NAND Flash). Az ötlet az, hogy nagyon sok tárhelyhez férhet hozzá nagyon gyorsan, nem csak egy kis mennyiségű nagyon gyors DRAM, majd egy nagyobb mennyiségű viszonylag lassú vaku (általában még lassabb, de nagyobb kapacitású merevlemezekkel készítve). Ennek a munkának a kulcsa az, hogy kicsi "cellát kapjunk" a memória bitjeinek tárolásához, a cellák összekapcsolásához, és megtaláljuk a módját ennek elfogadható áron történő előállítására. Természetesen a rendszereket és a szoftvereket szintén át kell építeni, hogy kihasználhassák ezeket a további tárolási szinteket.
A koncepció hosszú ideje kutatás alatt áll. 2010-ben az Unity Semiconductor (ma a Rambus tulajdonában van) 64 MB ReRAM chipet mutatott. A HP az utóbbi években a memrisztor-technológiáról, a ReRAM egyik formájáról beszélt, és a vállalat bejelentette, hogy együttműködik a Hynix Semiconductor-szal, hogy 2013 nyarára elindítsák a NAND vaku helyettesítését. Ez nyilvánvalóan még nem történt meg, de úgy tűnik, hogy sok előrelépés történik a ReRAM területén.
Az idei Nemzetközi Solid State Circuits konferencián (ISSCC) Toshiba és SanDisk (akik a flash memória partnerei) bemutattak egy 32 Gb-os ReRAM chipet, és a múlt héten a Flash Memory csúcstalálkozón számos vállalat mutatott új technológiákat. RRAM technológia.
Az egyik legérdekesebb a Crossbar, amely ezüst-ion alapú RRAM cellákat használ egy "keresztirányú tömb" elrendezésben összekapcsolva a sűrűség növelése érdekében. A vállalat prototípust mutatott, amely a csúcstalálkozón egyetlen chipen is tartalmazott memóriát és vezérlőt, és azt állítja, hogy reméli, hogy a technológia jövőre piacra kerül, bár a végtermékek valószínűleg nem jelennek meg 2015-ig. A Crossbar szerint az RRAM 50 Ez a technológia alapú szilárdtest lemezeket (SSD) nem igényli a mai NAND alapú SSD-k DRAM-gyorsítótárainak és kopáskiegyenlítésének.
A Crossbar kijelenti, hogy működő mintáit a TSMC gyártja, és első kereskedelmi terméke egy beágyazott memória lesz, amelyet egy SoC-n használnak, de sok részletet nem tett közzé. Úgy számoltak be, hogy a társaság reméli, hogy előállít egy 1 TB-os chipet, amelynek mérete kb. 200 négyzetmilliméter.
Az SK Hynix, amely szintén a technológián dolgozik, beszélt az RRAM előnyeiről, mivel alacsonyabb késleltetési időt és jobb tartósságot kínál, mint a NAND, és hogy ennek miért van értelme a tárolóosztályú memóriában. Az RRAM eszközöket keresztrúd-elrendezéssel vagy függőleges elrendezéssel is kialakíthatjuk, mint például a 3D NAND, de mindkettőnek kihívása van. Ennek eredményeként az SK Hynix szerint az első RRAM-eszközök, valószínűleg 2015 körül, kétszer-háromszor drágábbak lesznek, mint a NAND vaku, és elsősorban nagy teljesítményű, rést igénylő alkalmazásokhoz használják.
Időközben sok más vállalat dolgozik az űrben. Míg a Toshiba és a SanDisk ebben az évben mutattak be prototípus-chipet, a Sony 2011 óta mutatja be az RRAM papírokat, és együtt dolgozik a Micronnal egy 16 Gb-os chipek fejlesztésében 2015-ben. fejleszteni a vezérlőket és a firmware-t, hogy életképessé váljanak.
Figyelembe véve az összes új technológiával járó hihetettséget és az idősebbek hajlamosságát az emberek gondolkodásán túlmutatóra növekedni, valószínűtlen, hogy a NAND flash memória vagy a DRAM piacok hamarosan eltűnnek, és nem meglepő, hogy az RRAM hosszabb időt vesz igénybe vegye fel, mint gondolják a támogatói. A végtermékek valószínűleg nagyon különböznek a most bemutatott prototípusoktól. De már kezd derülni, hogy az RRAM valamikor a következõ két vagy három évben ugrál a laborból a kereskedelmi piacra. Ha igen, akkor súlyos hatással lehet a rendszerek tervezésére.
