在现今主流的存储技术中,DRAM虽速度占优,但功耗大、容量低、成本高,且断电数据易失;NAND Flash虽非易失,但读写速度相对较慢,存储密度受制于工艺制程。为了突破这些传统存储器的局限,新型存储技术逐渐进入大众视野。
一、新型存储技术有哪些?
当前新兴的存储技术主要可分类为相变存储器(PCM)、磁变存储器(MRAM)、阻变存储器(RRAM/ReRAM)以及铁电存储器(FRAM/FeRAM)。这些技术各自拥有独特的优势与适用场景。
二、各路技术详解
1. 相变存储器(PCM)
PCM通过热能引发的相变材料状态转变获得不同电阻值,实现数据存储。其寿命长、功耗低、密度高,并与CMOS工艺兼容性良好。尽管面临技术突破瓶颈及存储密度等问题,但其在读写速度及非易失性方面表现优异。
以英特尔与美光联合研发的3D Xpoint为代表,虽速度逊于DRAM,却在性能、可靠性与容量密度上远超NAND闪存。随着相关业务调整,3D XPoint技术或许将在历史长河中渐行渐远。PCM技术的研发仍在持续,国内已有研究团队在功耗方面取得突破性进展。
2. 磁变存储器(MRAM)
MRAM基于隧穿磁阻效应,适用于容量要求低的特殊应用领域及IoT嵌入式存储。其读写次数无限、写入速度快、功耗低且与逻辑芯片整合度高。STT-MRAM与SOT-MRAM是其两种主要技术,被视为高性能计算系统的上佳选择。
Everspin公司是MRAM技术领域的代表企业之一,已与晶圆代工厂合作试生产STT-MRAM产品,并不断在制程上取得进步,以降低生产成本。
3. 阻变存储器(RRAM/ReRAM)
ReRAM是一种非易失性存储器,其工作原理基于非导性材料的电阻在外加电场作用下的可逆转换。该技术具备高速度、耐久性强及多位存储能力等优点,被视为实现存算一体的最佳选择之一。
4. 铁电存储器(FRAM/FeRAM)
FRAM技术利用铁电晶体材料电压与电流关系的滞后回路实现信息存储,具有读写速度快、寿命长、功耗低及可靠性高等特点。已在半导体市场上得到商业验证,并被应用于汽车等领域。
结语
在数据爆发式增长的时代背景下,新型存储技术凭借其超强性能、超长寿命及可靠性等优秀特性,正逐渐成为存储器领域的新选择。尽管当前市场主要关注低延迟存储与持久内存,但随着技术的不断进步与应用的不断拓展,新型存储技术有望在未来存储器领域扮演更为重要的角色。