下一代内存是什么？

来源：宇芯有限公司 日期：2018-01-15 16:06:25

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从上世纪90年代开始，MRAM 就是研发人员一直致力研发的几种下一代内存技术类型之一，这些都是能提供无线耐久性的非易失性技术。和闪存一样，它们可以在系统电源关闭之后保留数据。反之，DRAM 是易失性的，在断电后会丢失数据，虽然里面的信息会在断电之前迁移到存储设备中。

 

除了 MRAM 之外，其它下一代内存技术包括碳纳米管 RAM、铁电 RAM（FRAM）、相变 RAM、和电阻 RAM（ReRAM）。

 

碳纳米管 RAM 使用纳米管在器件中形成电阻状态。而 FRAM 使用铁电电容器（ferroelectric capacitor）来存储数据。来自英特尔和美光的 3D XPoint 技术就是下一代相变内存的一种。另一种技术 ReRAM 则基于电阻元件构成的电子开关。

 

尽管这些技术很有希望能在市场上流通，但其中很多技术所需的开发时间超过了预期所想。联电（UMC）嵌入式非易失性内存助理副总裁 Yau Kae Sheu 说：“这些全新的内存技术大部分都已经研发了非常长的一段时间了，但和传统内存技术竞争时，它们还是在成本和可扩展性上明显不足。”

 

显而易见的是，DRAM、闪存和 SRAM 等传统内存还是市场上的主力技术。在当今系统中的内存层次结构中，SRAM 在处理器中被用作实现高速数据存取的缓存。DRAM 是下一层，用作主内存。而磁盘驱动器和基于 NAND 的固态存储驱动器（SSD）则用在存储上。

现在的内存市场发展得如火如荼，尤其是3D NAND。Tokyo Electron Ltd.（TEL）总裁兼首席执行官 Toshiki Kawai 在最近一场演讲中说：“推动力来自数据中心对 SSD 的需求。”

 

这也增长了对晶圆厂设备（WFE）的需求。Kawai 说：“受对下一代 3D NAND 和先进逻辑的投资推动，2017 年 WFE 资本性支出同比增长 10% 以上。”

 

与此同时，几种下一代内存类型也开始迎来发展势头。目前，3D XPoint 和 STT-MRAM 可能发展势头最好，而碳纳米管 RAM、FRAM 和 ReRAM 尚待羽翼丰满。

 

这些技术中大部分甚至全部都很可能找到某种程度的应用空间。但是没有任何一种单一的技术能够满足所有需求。Coventor 首席技术官 David Fried 说：“现在有ReRAM、PCM、3D XPoint 和 STT-MRAM，哪种技术会是脱颖而呢？它们都可能在特定的应用中找到自己发光发热的位置。”

 

比如说 MRAM 就已经找到了自己的市场位置。在传统内存中，数据以电荷的形式存储。而 MRAM 则使用磁隧道结（MTJ）内存单元作为存储元件。Everspin 总裁兼首席执行官 Phillip LoPresti 说：“我们使用磁性或操控电子自旋来控制位（bit）的电阻，这让我们可以编程 1 和 0。”

 

Everspin 的第一款 MRAM 器件称为 toggle MRAM，面向基于 SRAM的电池备份市场。然而今天内存行业重点关注的下一代技术名叫 perpendicular STT-MRAM 或 ST-MRAM。

 

 

 

Applied Materials 的 Silicon Systems Group 内存和材料总经理 Er-Xuan Ping 说：“STT-MRAM 使用直接穿过该单元的电流。它使用自旋极化的电流，从而可以基本上迫使该薄膜中的磁化强度发生改变。”

 

toggle MRAM 在这一领域得到了广泛的应用，但它们也有一些扩展方面的局限性。“STT-MRAM 有一些优势。其中之一是扩展性。”Ping 说，“相对于传统 MRAM，STT-MRAM 也有其它优势，因为你让电流直接穿过了单元。使用这种能量来开关磁化要更加高效。比磁场驱动的 MRAM 要更加高效很多。”

关键词：MRAM

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