新興存儲技術(shù)突破多 大規模商用待考
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新興存儲技術(shù)發(fā)展快
與目前主流的存儲技術(shù)相比，PRAM、MRAM和FRAM普遍具有非易失、重復擦寫(xiě)次數多等特點(diǎn)，它們在近兩年取得了令人興奮的發(fā)展，存儲容量不斷增加，市場(chǎng)也在逐步接受它們。
在FRAM方面，Ramtron公司業(yè)務(wù)拓展副總裁Lee Brown向《中國電子報》記者表示，FRAM具有三個(gè)獨特的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)延遲(No Delay)讀/寫(xiě)，FRAM以總線(xiàn)速度寫(xiě)入數據，在掉電情況下不需要復雜的數據備份系統；幾乎具有無(wú)限的耐用性，FRAM能夠無(wú)損耗地提供無(wú)限次數的數據收集；低功耗，FRAM器件屬于RAM，并且不需要電荷泵，所以寫(xiě)入周期的功耗較FLASH和EEPROM等浮動(dòng)柵器件要低幾個(gè)數量級。
在MRAM方面，飛思卡爾公司相關(guān)負責人告訴《中國電子報》記者，MRAM采用磁性材料，同時(shí)結合傳統的硅電路，使單個(gè)高耐用性設備既具備SRAM的速度，又擁有閃存的非易失性。這位負責人興奮地表示：“MRAM是唯一具備所有主要優(yōu)良屬性的存儲器：速度、非易失性、無(wú)限持久性。該技術(shù)的主要目標之一是，將MRAM作為靈活的嵌入式存儲器集成到設備中，在我們的邏輯設備中實(shí)現增強功能。與其他非易失性存儲器技術(shù)相比，MRAM更容易集成到我們現有的邏輯工藝中，因為它位于較高的金屬層，不會(huì )影響底層晶體管?！?nbsp;
在PRAM方面，2007年6月，英特爾公司推出了128Mb的PRAM樣片， 并計劃于今年下半年采用90nm技術(shù)進(jìn)行量產(chǎn)。英特爾公司首席技術(shù)官Justin Rattner表示，該器件的“寫(xiě)”性能比目前的NOR閃存提高了六倍，且更具“魯棒性”，能保證至少100萬(wàn)次的寫(xiě)循環(huán)。
取代目標各有不同
三種新興存儲技術(shù)各具特點(diǎn)，PRAM、MRAM和FRAM在未來(lái)具有不同的取代目標。
英特爾公司認為，一旦DRAM和閃存遇到無(wú)法超越的工藝縮小極限，這些新興技術(shù)就將成為它們的替代品。許多技術(shù)專(zhuān)家認為閃存可能在45nm或35nm時(shí)達到極限。一般手機采用的是256Mb的分立式NOR閃存，在成本敏感的手機中也可能是128Mb。Rattner認為，英特爾將目前的128Mb產(chǎn)品只作為NOR替代品的目標是“非常恰當的”，他同時(shí)補充道：“該產(chǎn)品確實(shí)展示了相變技術(shù)的性能潛力?！?nbsp;
飛思卡爾認為，目前的情況是不同類(lèi)型的存儲器適合不同的應用和產(chǎn)品。在可預知的將來(lái)，這種情況還會(huì )繼續。這些界限的消除取決于成本、性能、容量等因素。隨著(zhù)技術(shù)的成熟，MRAM占據的市場(chǎng)空間有望增加。所有這些存儲器技術(shù)都基于CMOS，因此具有一些共同之處。然而，每種存儲技術(shù)都具有獨特的處理步驟。東芝MRAM產(chǎn)品相關(guān)負責人在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)直截了當地表示，MRAM主要的替代對象是DRAM。大多數移動(dòng)設備的存儲器架構，是由高速作業(yè)用存儲DRAM和雖然速度慢、但存儲容量較大的閃存構成的。而MRAM速度快、可反復擦寫(xiě)，因此最適合作為高速作業(yè)用存儲器。又因為MRAM不會(huì )揮發(fā)，所以不用像DRAM一樣升級更新，因此可以把電力消耗降低至1/10以下。
FRAM一般被認為是異步SRAM的取代品。Lee Brown對此表示認同，與此同時(shí)，他表示在需要FRAM存儲器的高性能應用領(lǐng)域方面，FRAM也可替代一部分EEPROM和FLASH器件。新的數據記錄要求使得一些設計人員在以往使用EEPROM和FLASH器件的場(chǎng)合選用FRAM。在許多情況下，利用FRAM特性，能夠改進(jìn)客戶(hù)的最終產(chǎn)品。
大規模商用尚需時(shí)日
相比較而言，在各種新興存儲技術(shù)中，FRAM的商用步伐最快。例如，迄今為止，Ramtron公司已經(jīng)在全球范圍交付了超過(guò)1.5億個(gè)FRAM器件，而且數量還在繼續增加。但是，即使這些技術(shù)的堅定支持者也不得不承認，價(jià)格、容量等因素仍然是橫亙在大規模商用道路上的“大山”。
Objective Analysis公司首席閃存分析師Jim Handy表示：“雖然PRAM、MRAM、FRAM(鐵電RAM)等所有這些技術(shù)都被吹噓成閃存達到工藝極限時(shí)的替代品，但閃存的工藝極限仍然在不斷縮小?！?nbsp;
飛思卡爾公司負責人認為MRAM的大規模商用取決于其性能和價(jià)格?！安贿^(guò)目前產(chǎn)品還處在高價(jià)位，如何在保證高性能的同時(shí)降低成本是我們關(guān)注的問(wèn)題?！边@位負責人不得不承認。東芝公司負責人則認為MRAM的大規模商用取決于產(chǎn)品的大容量化，如果MRAM被大容量化，那么就一定可以獲得與DRAM相匹敵的市場(chǎng)規模。
Ramtron公司對目標市場(chǎng)的預期在10億美元左右，該市場(chǎng)的組成包括：EEPROM和SRAM市場(chǎng)替代部分，以及由FRAM技術(shù)能力所帶來(lái)的新商機。不過(guò)Lee Brown也承認，市場(chǎng)的發(fā)展勢頭決定著(zhù)FRAM存儲密度曲線(xiàn)上行的快慢速度。
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三種新存儲技術(shù)
PRAM：一種非易失性存儲技術(shù)，基于硫族材料的電致相變，以前在批量生產(chǎn)時(shí)總是難以獲得穩定性。相變材料可呈現晶態(tài)和非晶態(tài)兩種狀態(tài)，分別代表了0和1，只要施加很小的復位電流就可以實(shí)現這兩種狀態(tài)的切換。
MRAM：一種非揮發(fā)性的磁性隨機存儲器，所謂“非揮發(fā)性”是指關(guān)掉電源后，仍可以保持記憶完整，功能與FLASH雷同；而“隨機存取”是指中央處理器讀取資料時(shí)，不一定要從頭開(kāi)始，隨時(shí)可用相同的速率，從內存的任何部位讀寫(xiě)信息。MRAM運作的基本原理與硬盤(pán)驅動(dòng)器相同。和在硬盤(pán)上存儲數據一樣，數據以磁性的方向為依據，存儲為0或1。它存儲的數據具有永久性，直到被外界的磁場(chǎng)影響之后，才會(huì )改變這個(gè)磁性數據。它擁有靜態(tài)隨機存儲器SRAM的高速讀取寫(xiě)入能力以及動(dòng)態(tài)隨機存儲器DRAM的高集成度，而且基本上可以無(wú)限次地重復寫(xiě)入。
FRAM：一種非易失性存儲技術(shù)。FRAM的核心技術(shù)是鐵電晶體材料。這一特殊材料使得鐵電存儲產(chǎn)品同時(shí)擁有隨機存取存儲器(RAM)和非易失性存儲產(chǎn)品的特性。鐵電晶體材料的工作原理是，當把電場(chǎng)加到鐵電晶體材料上，晶陣中的中心原子會(huì )沿著(zhù)電場(chǎng)方向運動(dòng)，到達穩定狀態(tài)。晶陣中的每個(gè)自由浮動(dòng)的中心原子只有兩個(gè)穩定狀態(tài)。一個(gè)用來(lái)記憶邏輯中的0，另一個(gè)記憶1。中心原子能在常溫、沒(méi)有電場(chǎng)的情況下停留在此狀態(tài)達一百年以上。鐵電存儲器不需要定時(shí)刷新，能在斷電情況下保存數據。由于在整個(gè)物理過(guò)程中沒(méi)有任何原子碰撞，FRAM擁有高速讀寫(xiě)、超低功耗和無(wú)限次寫(xiě)入等超級特性。
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