Video: Dr. Yakov Roizin - Resistive Memories Promising for Industrial Applications (Listopad 2024)
Včera jsem psal o problémech, kterým čelí výrobci tradičních NAND flash pamětí, o druhu úložiště, které používáme v našich smartphonech, tabletech a SSD. Flash paměť v posledním desetiletí ohromně rostla. Hustota se zvýšila, protože ceny rychle klesaly do bodu, kdy je nyní docela běžné vidět malé notebooky, které používají SSD k nahrazení pevných disků a podnikových systémů, které používají hodně blesku. To nenahrazuje - a nebude - nahrazovat pevné disky, které zůstávají levnější a prostornější, ale přineslo to spoustu výhod podnikovým i mobilním úložným systémům. Zdá se však, že tradiční škálování pro blesk NAND se chýlí ke konci, a v důsledku toho vidíme mnohem více aktivity týkající se alternativních forem paměti.
Pro řešení těchto problémů se vývojáři pokoušejí vytvořit nové typy energeticky nezávislé paměti, přičemž největší pozornost se věnuje věcem, jako je STT-MRAM, paměť s fázovými změnami a zejména rezistentní RAM s náhodným přístupem (RRAM nebo ReRAM). Ačkoli existuje mnoho různých typů RRAM, základní článek obvykle sestává z horní a dolní elektrody oddělené rozpěrným materiálem. Když je aplikováno kladné napětí, tvoří se vodivá vlákna a proud protéká materiálem; když je přivedeno záporné napětí, jsou vlákna přerušena a rozpěrka funguje jako izolátor.
RRAM a další alternativy byly často původně koncipovány jako náhrady za NAND flash nebo za tradiční DRAM, ale přinejmenším zpočátku získávají zvláštní pozornost jako „paměť třídy paměti“ (SCM), která by nabídla rychlý přenos přímo do CPU (jako DRAM)) mají vyšší hustotu (jako NAND Flash). Myšlenka je, že byste mohli mít k úložišti přístup velmi rychle, místo jen malého množství velmi rychlého DRAM a pak většího množství relativně pomalejšího flash disku (obvykle zálohovaného s ještě pomalejšími, ale prostornějšími pevnými disky). Klíčem k provedení této práce je získání malé „velikosti buňky“ pro uložení bitů paměti, spojení buněk dohromady a nalezení způsobu, jak to vyrobit za rozumnou cenu. Aby bylo možné využít výhod těchto dalších úrovní úložiště, bylo by samozřejmě také nutné přepracovat systémy a software.
Koncept byl zkoumán po dlouhou dobu. V roce 2010 Unity Semiconductor (nyní vlastněný společností Rambus) ukázal čip ReRAM 64 MB. Společnost HP již několik let hovoří o své memristorové technologii, formě ReRAM, a společnost oznámila plán spolupráce s Hynix Semiconductor na zavedení náhrady za flash NAND do léta 2013. To se zjevně ještě nestalo, ale zdá se, že v poli ReRAM dochází k velkému pokroku.
Na letošní mezinárodní konferenci o obvodech pevných států (ISSCC) přednesli Toshiba a SanDisk (partneři v paměti Flash) čip ReRAM s 32 GB a na minulém týdnu Flash Memory Summit řada společností ukazovala nové technologie, které se točily kolem Technologie RRAM.
Jedním z nejzajímavějších je Crossbar, který používá RRAM buňky na bázi stříbrných iontů spojené dohromady v uspořádání „crossbar array“ ke zvýšení hustoty. Společnost ukázala na summitu prototyp, včetně paměti i kontroléru na jediném čipu, a říká, že doufá, že bude technologie komercializována příští rok, i když s konečnými produkty se pravděpodobně neobjeví až v roce 2015. Crossbar říká, že RRAM má 50 krát nižší latence než flash NAND a že pevné disky (SSD) založené na této technologii nebudou vyžadovat mezipaměti DRAM a vyrovnávání opotřebení běžné pro dnešní SSD založené na NAND.
Crossbar říká, že má funkční vzorky vyrobené TSMC a jeho prvním komerčním produktem bude zabudovaná paměť používaná na SoC, ale nezveřejnila mnoho podrobností. Bylo však hlášeno, že společnost doufá, že vyrobí 1Tb čip, který měří asi 200 milimetrů čtverečních.
SK Hynix, který také pracuje na technologii, hovořil o výhodách RRAM v nabídce nižší latence a lepší vytrvalosti než NAND a jak to dává smysl v paměti třídy storage. RRAM zařízení mohou být vytvořena s křížovým polem nebo s vertikálním polem, jako je 3D NAND, ale obě mají problémy. Výsledkem je, že SK Hynix uvedla, že první RRAM zařízení, s největší pravděpodobností kolem roku 2015, budou dvakrát až třikrát dražší než flash NAND a budou používána především pro špičkové vysoce výkonné aplikace.
Mezitím v kosmu pracuje mnoho dalších společností. Zatímco společnosti Toshiba a SanDisk letos ukázaly prototyp čipu, společnost Sony od roku 2011 ukazuje RRAM papíry a v roce 2015 spolupracuje s firmou Micron na vývoji čipu 16 GB. Ale i kdyby paměťová buňka a pole fungovaly perfektně, stále by to trvalo dlouho vyvíjet řadiče a firmware, aby byly životaschopné.
Vzhledem ke všem humbukům, které doprovázejí nové technologie, a tendenci starších k dalšímu rozšiřování, než si lidé myslí, je nepravděpodobné, že flash paměť NAND nebo trhy DRAM v dohledné době zmizí, a nepřekvapilo by mě, kdyby RRAM trvalo déle vzlétnout, než si jeho podporovatelé myslí. Konečné výrobky se pravděpodobně budou velmi lišit od prototypů, které se nyní zobrazují. Začíná se však zdát, že RRAM někdy v příštích dvou nebo třech letech provede skok z laboratoře na komerční trh. Pokud ano, mohlo by to mít hluboký dopad na to, jak jsou systémy navrženy.
