Video: What Is MRAM? (September 2024)
Igår skrev jag om de problem som tillverkare av traditionellt NAND-flashminne står inför, vilken typ av lagring vi använder i våra smartphones, surfplattor och SSD: er. Flashminnet har vuxit enormt under det senaste decenniet. Densiteten har ökat eftersom priserna har fallit snabbt till den punkten att det nu är ganska vanligt att se små bärbara datorer som använder SSD: er för att ersätta hårddiskar och företagssystem som använder mycket blixt. Det här har inte - och kommer inte - ersätta hårddiskar, som förblir billigare och mer rymliga, men det har gett många fördelar för både företag och mobila lagringssystem. Traditionell skalning för NAND-blixt verkar emellertid ta slut, och som ett resultat ser vi mycket mer aktivitet kring alternativa minnesformer.
För att ta itu med dessa problem har utvecklare försökt skapa nya typer av icke-flyktigt minne, med mest uppmärksamhet på saker som STT-MRAM, fasändringsminne och särskilt resistivt RAM-minne (RRAM eller ReRAM). Även om det finns många olika typer av RRAM består bascellen vanligtvis av en topp- och bottenelektrod separerad med ett distansmaterial. När en positiv spänning appliceras, bildas ledande filament och strömmen flyter genom materialet; när en negativ spänning appliceras bryts filamenten och distansen fungerar som en isolator.
RRAM och de andra alternativen tänktes ofta först som ersättare för NAND-blixt eller för traditionell DRAM, men åtminstone initialt får man särskilt uppmärksamhet som ett "lagringsklassminne" (SCM) som skulle erbjuda snabb överföring direkt till CPU (som DRAM)) har högre densitet (som NAND Flash). Tanken är att du kan få mycket lagringsutrymme åtkomligt mycket snabbt, istället för bara en liten mängd mycket snabbt DRAM och sedan en större mängd relativt långsammare blixt (vanligtvis säkerhetskopierad med ännu långsammare men mer rymliga hårddiskar). Nyckeln till att göra detta arbete är att få en liten "cellstorlek" för att lagra minnesbitarna, ansluta cellerna tillsammans och hitta ett sätt att tillverka detta till ett rimligt pris. Naturligtvis skulle system och programvara också behöva arkiveras igen för att dra fördel av dessa ytterligare lagringsnivåer.
Konceptet har varit under forskning under lång tid. Redan 2010 visade Unity Semiconductor (nu ägt av Rambus) ett 64Mb ReRAM-chip. HP har talat om sin memristorteknologi, en form av ReRAM, under de senaste åren, och företaget tillkännagav en plan att arbeta med Hynix Semiconductor för att lansera en ersättning för NAND-blixt sommaren 2013. Det har uppenbarligen inte hänt ännu, men mycket framsteg verkar hända inom ReRAM-fältet.
På International Solid States Circuits Conference (ISSCC) i år, Toshiba och SanDisk (som är partners inom flashminne), visade upp ett 32 GB ReRAM-chip, och vid förra veckans Flash Memory-toppmöte visade ett antal företag ny teknik som kretsade kring RRAM-teknik.
En av de mest intressanta är Crossbar, som använder silverjonbaserade RRAM-celler anslutna i en "tvärstångsuppsättning" -layout för att öka densiteten. Företaget visade en prototyp, inklusive både minnet och en styrenhet på ett enda chip vid toppmötet, och säger att det hoppas att tekniken kommer att kommersialiseras nästa år, dock med slutprodukter som troligen inte kommer att visas förrän 2015. Crossbar säger att dess RRAM har 50 gånger lägre latens än NAND-blixt, och att solid-state-skivor (SSD: er) baserat på denna teknik inte kommer att kräva DRAM-cachar och slitstyrka som är gemensamma för dagens NAND-baserade SSD: er.
Crossbar säger att det har fungerande prover tillverkade av TSMC och den första kommersiella produkten kommer att vara ett inbäddat minne som används på en SoC, men det har inte avslöjat många detaljer. Det har dock rapporterats att företaget hoppas kunna producera ett 1 TB chip som mäter cirka 200 kvadratmeter.
SK Hynix, som också arbetar med tekniken, har talat om fördelarna med RRAM när det gäller att erbjuda lägre latens och bättre uthållighet än NAND och hur det är vettigt i minnet i lagringsklassen. RRAM-enheter kan formas med en tvärsatserray eller med en vertikal matris som 3D NAND, men båda har utmaningar. Som ett resultat sade SK Hynix att de första RRAM-enheterna, troligen omkring 2015, kommer att vara två till tre gånger dyrare än NAND-blixt och kommer främst att användas för högpresterande applikationer.
Samtidigt arbetar många andra företag i rymden. Medan Toshiba och SanDisk visade ett prototypchip i år, har Sony visat RRAM-papper sedan 2011 och arbetar med Micron för att utveckla ett 16 GB-chip under 2015. Men även om minnecellen och matriserna fungerade perfekt, skulle det fortfarande ta lång tid att utveckla kontroller och firmware för att göra dem livskraftiga.
Med tanke på all hype som åtföljer ny teknik och tendensen för att äldre ska gå längre än folk tror, är det osannolikt att NAND-flashminnet eller DRAM-marknaderna kommer att försvinna när som helst snart, och det förvånar mig inte att RRAM tar längre tid att ta fart än dess stödmän tror. De slutliga produkterna kommer sannolikt att vara mycket annorlunda än de prototyper som nu visas. Men det börjar dyka upp att RRAM kommer att göra hoppet från labbet till den kommersiella marknaden någon gång under de kommande två eller tre åren. I så fall kan det ha en djupgående inverkan på hur system designas.
