下一代內存是什么？

來源：宇芯有限公司 日期：2018-01-15 16:06:25

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從上世紀90年代開始，MRAM 就是研發(fā)人員一直致力研發(fā)的幾種下一代內存技術類型之一，這些都是能提供無線耐久性的非易失性技術。和閃存一樣，它們可以在系統(tǒng)電源關閉之后保留數據。反之，DRAM 是易失性的，在斷電后會丟失數據，雖然里面的信息會在斷電之前遷移到存儲設備中。

 

除了 MRAM 之外，其它下一代內存技術包括碳納米管 RAM、鐵電 RAM（FRAM）、相變 RAM、和電阻 RAM（ReRAM）。

 

碳納米管 RAM 使用納米管在器件中形成電阻狀態(tài)。而 FRAM 使用鐵電電容器（ferroelectric capacitor）來存儲數據。來自英特爾和美光的 3D XPoint 技術就是下一代相變內存的一種。另一種技術 ReRAM 則基于電阻元件構成的電子開關。

 

盡管這些技術很有希望能在市場上流通，但其中很多技術所需的開發(fā)時間超過了預期所想。聯(lián)電（UMC）嵌入式非易失性內存助理副總裁 Yau Kae Sheu 說：“這些全新的內存技術大部分都已經研發(fā)了非常長的一段時間了，但和傳統(tǒng)內存技術競爭時，它們還是在成本和可擴展性上明顯不足。”

 

顯而易見的是，DRAM、閃存和 SRAM 等傳統(tǒng)內存還是市場上的主力技術。在當今系統(tǒng)中的內存層次結構中，SRAM 在處理器中被用作實現(xiàn)高速數據存取的緩存。DRAM 是下一層，用作主內存。而磁盤驅動器和基于 NAND 的固態(tài)存儲驅動器（SSD）則用在存儲上。

現(xiàn)在的內存市場發(fā)展得如火如荼，尤其是3D NAND。Tokyo Electron Ltd.（TEL）總裁兼首席執(zhí)行官 Toshiki Kawai 在最近一場演講中說：“推動力來自數據中心對 SSD 的需求。”

 

這也增長了對晶圓廠設備（WFE）的需求。Kawai 說：“受對下一代 3D NAND 和先進邏輯的投資推動，2017 年 WFE 資本性支出同比增長 10% 以上。”

 

與此同時，幾種下一代內存類型也開始迎來發(fā)展勢頭。目前，3D XPoint 和 STT-MRAM 可能發(fā)展勢頭最好，而碳納米管 RAM、FRAM 和 ReRAM 尚待羽翼豐滿。

 

這些技術中大部分甚至全部都很可能找到某種程度的應用空間。但是沒有任何一種單一的技術能夠滿足所有需求。Coventor 首席技術官 David Fried 說：“現(xiàn)在有ReRAM、PCM、3D XPoint 和 STT-MRAM，哪種技術會是脫穎而呢？它們都可能在特定的應用中找到自己發(fā)光發(fā)熱的位置。”

 

比如說 MRAM 就已經找到了自己的市場位置。在傳統(tǒng)內存中，數據以電荷的形式存儲。而 MRAM 則使用磁隧道結（MTJ）內存單元作為存儲元件。Everspin 總裁兼首席執(zhí)行官 Phillip LoPresti 說：“我們使用磁性或操控電子自旋來控制位（bit）的電阻，這讓我們可以編程 1 和 0。”

 

Everspin 的第一款 MRAM 器件稱為 toggle MRAM，面向基于 SRAM的電池備份市場。然而今天內存行業(yè)重點關注的下一代技術名叫 perpendicular STT-MRAM 或 ST-MRAM。

 

 

 

Applied Materials 的 Silicon Systems Group 內存和材料總經理 Er-Xuan Ping 說：“STT-MRAM 使用直接穿過該單元的電流。它使用自旋極化的電流，從而可以基本上迫使該薄膜中的磁化強度發(fā)生改變。”

 

toggle MRAM 在這一領域得到了廣泛的應用，但它們也有一些擴展方面的局限性。“STT-MRAM 有一些優(yōu)勢。其中之一是擴展性。”Ping 說，“相對于傳統(tǒng) MRAM，STT-MRAM 也有其它優(yōu)勢，因為你讓電流直接穿過了單元。使用這種能量來開關磁化要更加高效。比磁場驅動的 MRAM 要更加高效很多。”

關鍵詞：MRAM

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