新興存儲(chǔ)技術(shù)突破多 大規(guī)模商用待考

    最近，目前主流的DRAM、SRAM和FLASH等存儲(chǔ)技術(shù)一定感覺到既有近憂，又有遠(yuǎn)慮，因?yàn)樾滦痛鎯?chǔ)技術(shù)PRAM(相變存儲(chǔ)器)、MRAM(磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器)及FRAM(鐵電儲(chǔ)存器)表現(xiàn)活躍，大有取而代之的勢(shì)頭。不過，雖然上述新興技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，并有各自不同的取代對(duì)象，但是，它們要經(jīng)歷大規(guī)模商用的考驗(yàn)。

　　新興存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展快

　　與目前主流的存儲(chǔ)技術(shù)相比，PRAM、MRAM和FRAM普遍具有非易失、重復(fù)擦寫次數(shù)多等特點(diǎn)，它們?cè)诮鼉赡耆〉昧肆钊伺d奮的發(fā)展，存儲(chǔ)容量不斷增加，市場(chǎng)也在逐步接受它們。

　　在FRAM方面，Ramtron公司業(yè)務(wù)拓展副總裁Lee Brown向《中國電子報(bào)》記者表示，F(xiàn)RAM具有三個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：無延遲(No Delay)讀/寫，F(xiàn)RAM以總線速度寫入數(shù)據(jù)，在掉電情況下不需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)；幾乎具有無限的耐用性，F(xiàn)RAM能夠無損耗地提供無限次數(shù)的數(shù)據(jù)收集；低功耗，F(xiàn)RAM器件屬于RAM，并且不需要電荷泵，所以寫入周期的功耗較FLASH和EEPROM等浮動(dòng)?xùn)牌骷蛶讉€(gè)數(shù)量級(jí)。

　　在MRAM方面，飛思卡爾公司相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴《中國電子報(bào)》記者，MRAM采用磁性材料，同時(shí)結(jié)合傳統(tǒng)的硅電路，使單個(gè)高耐用性設(shè)備既具備SRAM的速度，又擁有閃存的非易失性。這位負(fù)責(zé)人興奮地表示：“MRAM是唯一具備所有主要優(yōu)良屬性的存儲(chǔ)器：速度、非易失性、無限持久性。該技術(shù)的主要目標(biāo)之一是，將MRAM作為靈活的嵌入式存儲(chǔ)器集成到設(shè)備中，在我們的邏輯設(shè)備中實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)功能。與其他非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)相比，MRAM更容易集成到我們現(xiàn)有的邏輯工藝中，因?yàn)樗挥谳^高的金屬層，不會(huì)影響底層晶體管?！?

　　在PRAM方面，2007年6月，英特爾公司推出了128Mb的PRAM樣片， 并計(jì)劃于今年下半年采用90nm技術(shù)進(jìn)行量產(chǎn)。英特爾公司首席技術(shù)官Justin Rattner表示，該器件的“寫”性能比目前的NOR閃存提高了六倍，且更具“魯棒性”，能保證至少100萬次的寫循環(huán)。

　　取代目標(biāo)各有不同

　　三種新興存儲(chǔ)技術(shù)各具特點(diǎn)，PRAM、MRAM和FRAM在未來具有不同的取代目標(biāo)。

　　英特爾公司認(rèn)為，一旦DRAM和閃存遇到無法超越的工藝縮小極限，這些新興技術(shù)就將成為它們的替代品。許多技術(shù)專家認(rèn)為閃存可能在45nm或35nm時(shí)達(dá)到極限。一般手機(jī)采用的是256Mb的分立式NOR閃存，在成本敏感的手機(jī)中也可能是128Mb。Rattner認(rèn)為，英特爾將目前的128Mb產(chǎn)品只作為NOR替代品的目標(biāo)是“非常恰當(dāng)?shù)摹?，他同時(shí)補(bǔ)充道：“該產(chǎn)品確實(shí)展示了相變技術(shù)的性能潛力?！?nbsp;

　　飛思卡爾認(rèn)為，目前的情況是不同類型的存儲(chǔ)器適合不同的應(yīng)用和產(chǎn)品。在可預(yù)知的將來，這種情況還會(huì)繼續(xù)。這些界限的消除取決于成本、性能、容量等因素。隨著技術(shù)的成熟，MRAM占據(jù)的市場(chǎng)空間有望增加。所有這些存儲(chǔ)器技術(shù)都基于CMOS，因此具有一些共同之處。然而，每種存儲(chǔ)技術(shù)都具有獨(dú)特的處理步驟。東芝MRAM產(chǎn)品相關(guān)負(fù)責(zé)人在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)直截了當(dāng)?shù)乇硎荆琈RAM主要的替代對(duì)象是DRAM。大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備的存儲(chǔ)器架構(gòu)，是由高速作業(yè)用存儲(chǔ)DRAM和雖然速度慢、但存儲(chǔ)容量較大的閃存構(gòu)成的。而MRAM速度快、可反復(fù)擦寫，因此最適合作為高速作業(yè)用存儲(chǔ)器。又因?yàn)镸RAM不會(huì)揮發(fā)，所以不用像DRAM一樣升級(jí)更新，因此可以把電力消耗降低至1/10以下。

　　FRAM一般被認(rèn)為是異步SRAM的取代品。Lee Brown對(duì)此表示認(rèn)同，與此同時(shí)，他表示在需要FRAM存儲(chǔ)器的高性能應(yīng)用領(lǐng)域方面，F(xiàn)RAM也可替代一部分EEPROM和FLASH器件。新的數(shù)據(jù)記錄要求使得一些設(shè)計(jì)人員在以往使用EEPROM和FLASH器件的場(chǎng)合選用FRAM。在許多情況下，利用FRAM特性，能夠改進(jìn)客戶的最終產(chǎn)品。

　　大規(guī)模商用尚需時(shí)日

　　相比較而言，在各種新興存儲(chǔ)技術(shù)中，F(xiàn)RAM的商用步伐最快。例如，迄今為止，Ramtron公司已經(jīng)在全球范圍交付了超過1.5億個(gè)FRAM器件，而且數(shù)量還在繼續(xù)增加。但是，即使這些技術(shù)的堅(jiān)定支持者也不得不承認(rèn)，價(jià)格、容量等因素仍然是橫亙?cè)诖笠?guī)模商用道路上的“大山”。

　　Objective Analysis公司首席閃存分析師Jim Handy表示：“雖然PRAM、MRAM、FRAM(鐵電RAM)等所有這些技術(shù)都被吹噓成閃存達(dá)到工藝極限時(shí)的替代品，但閃存的工藝極限仍然在不斷縮小?！?

　　飛思卡爾公司負(fù)責(zé)人認(rèn)為MRAM的大規(guī)模商用取決于其性能和價(jià)格。“不過目前產(chǎn)品還處在高價(jià)位，如何在保證高性能的同時(shí)降低成本是我們關(guān)注的問題?！边@位負(fù)責(zé)人不得不承認(rèn)。東芝公司負(fù)責(zé)人則認(rèn)為MRAM的大規(guī)模商用取決于產(chǎn)品的大容量化，如果MRAM被大容量化，那么就一定可以獲得與DRAM相匹敵的市場(chǎng)規(guī)模。

　　Ramtron公司對(duì)目標(biāo)市場(chǎng)的預(yù)期在10億美元左右，該市場(chǎng)的組成包括：EEPROM和SRAM市場(chǎng)替代部分，以及由FRAM技術(shù)能力所帶來的新商機(jī)。不過Lee Brown也承認(rèn)，市場(chǎng)的發(fā)展勢(shì)頭決定著FRAM存儲(chǔ)密度曲線上行的快慢速度。

　　相關(guān)鏈接

　　三種新存儲(chǔ)技術(shù)

　　PRAM：一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，基于硫族材料的電致相變，以前在批量生產(chǎn)時(shí)總是難以獲得穩(wěn)定性。相變材料可呈現(xiàn)晶態(tài)和非晶態(tài)兩種狀態(tài)，分別代表了0和1，只要施加很小的復(fù)位電流就可以實(shí)現(xiàn)這兩種狀態(tài)的切換。

　　MRAM：一種非揮發(fā)性的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器，所謂“非揮發(fā)性”是指關(guān)掉電源后，仍可以保持記憶完整，功能與FLASH雷同；而“隨機(jī)存取”是指中央處理器讀取資料時(shí)，不一定要從頭開始，隨時(shí)可用相同的速率，從內(nèi)存的任何部位讀寫信息。MRAM運(yùn)作的基本原理與硬盤驅(qū)動(dòng)器相同。和在硬盤上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)一樣，數(shù)據(jù)以磁性的方向?yàn)橐罁?jù)，存儲(chǔ)為0或1。它存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)具有永久性，直到被外界的磁場(chǎng)影響之后，才會(huì)改變這個(gè)磁性數(shù)據(jù)。它擁有靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM的高速讀取寫入能力以及動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM的高集成度，而且基本上可以無限次地重復(fù)寫入。

　　FRAM：一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù)。FRAM的核心技術(shù)是鐵電晶體材料。這一特殊材料使得鐵電存儲(chǔ)產(chǎn)品同時(shí)擁有隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和非易失性存儲(chǔ)產(chǎn)品的特性。鐵電晶體材料的工作原理是，當(dāng)把電場(chǎng)加到鐵電晶體材料上，晶陣中的中心原子會(huì)沿著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。晶陣中的每個(gè)自由浮動(dòng)的中心原子只有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。一個(gè)用來記憶邏輯中的0，另一個(gè)記憶1。中心原子能在常溫、沒有電場(chǎng)的情況下停留在此狀態(tài)達(dá)一百年以上。鐵電存儲(chǔ)器不需要定時(shí)刷新，能在斷電情況下保存數(shù)據(jù)。由于在整個(gè)物理過程中沒有任何原子碰撞，FRAM擁有高速讀寫、超低功耗和無限次寫入等超級(jí)特性。