下一代內(nèi)存技術

當我們考慮我們的智能手機和其他計算設備時，內(nèi)存通常不是我們在數(shù)據(jù)表上看到的第一個功能。通常，處理器會成為焦點，但內(nèi)存是設備完成工作能力背后的真正力量。閃存最近主導了內(nèi)存市場，但是，隨著摩爾定律的推進，它面臨著一些擴展問題，導致該行業(yè)在其他地方尋找內(nèi)存解決方案。惠普（惠普）對“機器”架構(gòu)的宣傳使“憶阻器”一詞重新回到了記憶的聚光燈下。這項技術，也稱為電阻式隨機存取存儲器（RRAM），正在研究和開發(fā)中，以成為存儲器的下一個發(fā)展。

閃存等非易失性存儲器對于所有類型的系統(tǒng)都非常重要，因為它能夠在不使用時關閉時保留存儲器，從而節(jié)省能源 - 在功率受限的嵌入式系統(tǒng)中尤其重要。但是，隨著應用在更小的封裝中追求更快、更高的性能和更低的功耗，存儲器公司正在探索RRAM在閃存接近其縮放極限時擊敗閃存性能的能力。此外，亞利桑那州立大學等大學正在分析RRAM在各種應用中的優(yōu)勢和劣勢。

比較射頻和閃存

RRAM技術背后的概念并不新鮮 - 它們自20世紀60年代以來一直存在［1］，但在過去10年中作為當前內(nèi)存技術的繼任者才獲得了極大的興趣。電阻器、電容器和電感器是電路的三個基本組成部分，但憶阻器是理論上的第四個。憶阻器是一種電阻器，可以記住其歷史，從而充當存儲器，而RRAM是實現(xiàn)這一概念的技術。RRAM器件可以保持低阻性或高電阻狀態(tài)，具體取決于正電壓或負電壓，可以以位形式讀取。當與電源斷開連接時，這些狀態(tài)仍然存在，因此它作為下一個非易失性存儲器技術的潛力。

亞利桑那州立大學的研究人員一直積極開發(fā)RRAM技術。邁克爾·科齊奇教授是開發(fā)一種RRAM的先驅(qū) - 可編程金屬化單元（PMC）及其商業(yè)變體導電橋接RAM（CBRAM）。Kozicki教授和Hugh Barnaby副教授也一直在研究如何使RRAM技術在太空等極端環(huán)境中使用，在這些環(huán)境中，低功耗和非伏特性的結(jié)合是必不可少的。薩爾瑪·弗魯杜拉教授是RRAM技術在新型計算中使用的積極支持者。余世萌助理教授自2008年起從事RRAM研究。Yu說，與當前的閃存（》10 μs和》10 V）相比，RRAM技術更快（《10 ns），編程電壓更小（《3 V）。

RRAM也有望比閃存更可靠，Yu說。內(nèi)存可靠性是根據(jù)耐久性（完整性喪失前的寫入周期數(shù)）和保留期（數(shù)據(jù)的可讀生存期）來判斷的。與RRAM相比，非易失性閃存的耐久性較低，可以實現(xiàn)10 ^ 4至10 ^ 5個周期。RRAM 可以實現(xiàn) 10^6 至 10^12 個周期。Yu說，非易失性存儲器的典型保留標準是在85°C下保持10年，這可以通過閃存滿足，并且也有可能通過RRAM達到。

RRAM在短期內(nèi)成為閃存繼任者的障礙是每比特成本。閃存是一種非常便宜的制造技術。Yu說，3D閃存技術的突破進一步降低了閃存的每比特成本，將閃迪等公司的RRAM路線圖推遲了幾年，直到可以為RRAM設備開發(fā)更便宜，更高產(chǎn)量的制造策略。而且性能提升不足以克服切換到RRAM的成本增加。

更像大腦的記憶

然而，存儲器市場并不是RRAM的唯一應用。研究人員正在研究“神經(jīng)突觸”應用，或者使計算機更像大腦。

如今，計算架構(gòu)在順序操作中工作。CPU從內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)并進行計算。但這往往會導致瓶頸。Barnaby說，當今應用中數(shù)據(jù)的激增使人們想到像大腦一樣并行處理數(shù)據(jù)的方法。在我們大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡中，突觸在我們學習時連接我們大腦中的活動神經(jīng)元。這個想法是使用RRAM存儲器作為電路中人工神經(jīng)元之間的突觸。Barnaby說，這對于涉及一些智能的圖像識別和語音識別等應用將是有益的。

隨著這些令人興奮的發(fā)展，現(xiàn)在是使用內(nèi)存技術的激動人心的時刻，這可能很快就會搶走一些處理器的聚光燈。

審核編輯：郭婷