新型存储器从理论走向实战

    物联网、人工智能的发展让信息量呈现爆炸式增长，所有资料都必须在从边缘到云端的多个层级上进行收集、处理和传输、存储和分析。但另一方面，摩尔定律却面临扩张速度的急速放缓，无法再提供功率、性能和面积成本(PPAC)的同步提升。
 
   在这样的大背景下，各种规模的企业开始竞相开发新的硬件平台、架构与设计，以提升计算效率，而以MRAM(磁性随机存储器)、PCRAM(相变随机存储器)和ReRAM为代表的新型存储器技术，便是芯片与系统设计人员都致力研究的关键领域之一。这些新型存储器既能够提供更多工具来增强近存储器计算(Near Memory Compute)，也是下一阶段存储器内计算(In-Memory Compute)的建构模组。
 
   无论是作为独立芯片还是被嵌入于ASIC、微控制器(MCU)和运算处理器中，它们都有可能变得比现有的主流内存技术更具竞争力。如果以嵌入式MRAM取代微控制器中的eFlash和SRAM，可节省高达90%的功耗；如果采用单一晶体管MRAM取代六个晶体管SRAM，则可实现更高的位元密度和更小的芯片尺寸，这些功率与面积成本优势将使MRAM成为边缘侧设备的有力竞争者。而相较于传统的NAND闪存，PCRAM或ReRAM存储级存储器更可提供超过10倍以上的存取速度，更适合在云端对资料进行存储。
 
   但这些新兴存储器也存在一些关键共性问题，例如在单元层面，就存在热稳定性、写电流与疲劳特性之间的矛盾，需要通过材料的选择、集成工艺、电路的综合优化来克服；如果从阵列架构方面来看，交叉阵列结构中又存在由漏电引起的串扰问题。从目前的研究进展来看，相变材料异质结构设计、自旋轨道矩(SOT)等前沿技术，有望能够较好的解决上述挑战。


本文关键词：MRAM,SRAM

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