閃存終結(jié)者憶阻器或于2013年商用化

惠普實(shí)驗(yàn)室資深院士Stan Williams聲稱，該公司自2008年開(kāi)始研發(fā)，基于“憶阻器”技術(shù)的兩端點(diǎn)、非揮發(fā)性存儲(chǔ)器技術(shù)，可望在未來(lái)18個(gè)月內(nèi)投入市場(chǎng)，甚至取代閃存。

“我們有很多相關(guān)計(jì)劃，也正和Hynix半導(dǎo)體公司合作，打算在2013年推出同樣針對(duì)固態(tài)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)，可用來(lái)取代閃存的產(chǎn)品，”William稍早前在國(guó)際電子論壇(International Electronics Forum)上表示。

HP的一位發(fā)言人表示目前尚未有確切的憶阻器產(chǎn)品發(fā)展藍(lán)圖，但他證實(shí)“HP的目標(biāo)是在2013年底前看到憶阻器產(chǎn)品。”

 Williams表示，憶阻器在改變位元狀態(tài)、讀/寫時(shí)間、保留或擦除數(shù)據(jù)等方面的性能都相當(dāng)引人矚目，具有取代閃存的潛力。因此“在2014/2015左右我們將進(jìn)入后DRAM和SRAM世代，”  Williams對(duì)于推動(dòng)憶阻器快速成為通用存儲(chǔ)器相當(dāng)有信心。

 Williams拒絕評(píng)論有關(guān)HP和Hynix目前在制程技術(shù)、記憶體容量或是記憶效應(yīng)材料等方面的研發(fā)細(xì)節(jié)。“我們?cè)贖ynix的晶圓廠中試制了數(shù)百片晶圓。我們對(duì)目前的進(jìn)展很滿意。”不過(guò)，Williams仍未透露首個(gè)商用化記憶體是否會(huì)是多層元件。

當(dāng)發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)的成本成為一種挑戰(zhàn)時(shí)，便有可能成為未來(lái)與量產(chǎn)型閃存市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的阻礙。對(duì)此Williams指出，在每位元價(jià)格的基礎(chǔ)上，若不計(jì)NRE費(fèi)用，我們是有可能實(shí)現(xiàn)更低成本的。

結(jié)合了存儲(chǔ)器與電阻特性的憶阻器，最初是柏克萊大學(xué)教授蔡少棠(Leon Chua)于1971年提出的兩端點(diǎn)元件電器特性的理論。而到了2008年，HP在《Nature》上提出了一篇論文，結(jié)合了兩端點(diǎn)鈦氧化物元件的IV特性和蔡少棠所預(yù)測(cè)的憶阻器特性。“我們發(fā)現(xiàn)，在納米級(jí)架構(gòu)中移動(dòng)少數(shù)幾個(gè)原子，就能改變?nèi)齻€(gè)數(shù)量級(jí)的阻值。事實(shí)上，許多納米元件都具備固有的憶阻(memresistive)行為，”他說(shuō)。

過(guò)去三年來(lái)，惠普已經(jīng)累積了約500個(gè)憶阻器專利。他也承認(rèn)，相變存儲(chǔ)器(PCM)、電阻式RAM(RRAM)和其他的兩端點(diǎn)存儲(chǔ)器也都可歸類為憶阻器類型元件。Williams也表示，目前也有許多其他公司正在研究金屬氧化物電阻RAM，三星目前也有一個(gè)比惠普更大的團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行研究。

Williams指出，憶阻存儲(chǔ)器開(kāi)關(guān)或電阻式RAM元件在存儲(chǔ)器容量方面都勝過(guò)閃存。“我們能超越最先進(jìn)閃存達(dá)一倍之多。”

蘊(yùn)涵邏輯和突觸

 Williams比較了HP的電阻式RAM和閃存技術(shù)，并聲稱其電阻式RAM在所有比較項(xiàng)目中均可達(dá)到或超越閃存的性能。據(jù)表示，其讀取時(shí)間少于10ns，而寫入/擦除時(shí)間約為0.1ns。另外，最近測(cè)量結(jié)果顯示，HP元件的資料保存能力大約可達(dá)到10^12周期。

憶阻器存儲(chǔ)器的最大優(yōu)點(diǎn)之一，在于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此它能采用全球晶圓廠在制造CMOS兼容元件時(shí)所使用的通用材料。

這可望在邏輯電路頂端建構(gòu)出作為一層額外的高密度非揮發(fā)性存儲(chǔ)器。“我們可以為處理器芯片上的每一個(gè)核心提供2GB存儲(chǔ)器。將非揮發(fā)性存儲(chǔ)器放置在邏輯芯片頂端，可以讓摩爾定律再延續(xù)20年，”Williams說(shuō)。

Williams進(jìn)一步表示，憶阻器可在CMOS上布林邏輯占用的一小部份區(qū)域內(nèi)，用于“蘊(yùn)涵邏輯”(implication logic)方法的運(yùn)算。此外，憶阻器元件也能良好地模擬大腦中的突觸。

最后，Williams強(qiáng)調(diào)，HP并不打算進(jìn)軍半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，但將對(duì)所有尋求讓該技術(shù)商業(yè)化和技術(shù)授權(quán)的人敞開(kāi)大門。