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          新興存儲技術突破多 大規(guī)模商用待考

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          作者: 時間:2007-08-10 來源:中國電子報 收藏
              最近,目前主流的DRAM、SRAM和FLASH等一定感覺到既有近憂,又有遠慮,因為新型(相變存儲器)、MRAM(磁性隨機存儲器)及FRAM(鐵電儲存器)表現活躍,大有取而代之的勢頭。不過,雖然上述新興技術具有很多優(yōu)點,并有各自不同的取代對象,但是,它們要經歷大規(guī)模商用的考驗。 

            新興發(fā)展快 

            與目前主流的存儲技術相比,、MRAM和FRAM普遍具有非易失、重復擦寫次數多等特點,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,市場也在逐步接受它們。 

            在FRAM方面,Ramtron公司業(yè)務拓展副總裁Lee Brown向《中國電子報》記者表示,FRAM具有三個獨特的優(yōu)點:無延遲(No Delay)讀/寫,FRAM以總線速度寫入數據,在掉電情況下不需要復雜的數據備份系統;幾乎具有無限的耐用性,FRAM能夠無損耗地提供無限次數的數據收集;低功耗,FRAM器件屬于RAM,并且不需要電荷泵,所以寫入周期的功耗較FLASH和EEPROM等浮動柵器件要低幾個數量級。 

            在MRAM方面,飛思卡爾公司相關負責人告訴《中國電子報》記者,MRAM采用磁性材料,同時結合傳統的硅電路,使單個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、無限持久性。該技術的主要目標之一是,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現增強功能。與其他非易失性存儲器技術相比,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,不會影響底層晶體管?!?nbsp;

            在方面,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技術進行量產。英特爾公司首席技術官Justin Rattner表示,該器件的“寫”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100萬次的寫循環(huán)。 

            取代目標各有不同 

            三種新興存儲技術各具特點,PRAM、MRAM和FRAM在未來具有不同的取代目標。 

            英特爾公司認為,一旦DRAM和閃存遇到無法超越的工藝縮小極限,這些新興技術就將成為它們的替代品。許多技術專家認為閃存可能在45nm或35nm時達到極限。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產品只作為NOR替代品的目標是“非常恰當的”,他同時補充道:“該產品確實展示了相變技術的性能潛力?!?nbsp; 

            飛思卡爾認為,目前的情況是不同類型的存儲器適合不同的應用和產品。在可預知的將來,這種情況還會繼續(xù)。這些界限的消除取決于成本、性能、容量等因素。隨著技術的成熟,MRAM占據的市場空間有望增加。所有這些存儲器技術都基于CMOS,因此具有一些共同之處。然而,每種存儲技術都具有獨特的處理步驟。東芝MRAM產品相關負責人在接受《中國電子報》記者采訪時直截了當地表示,MRAM主要的替代對象是DRAM。大多數移動設備的存儲器架構,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,因此最適合作為高速作業(yè)用存儲器。又因為MRAM不會揮發(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,他表示在需要FRAM存儲器的高性能應用領域方面,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器件的場合選用FRAM。在許多情況下,利用FRAM特性,能夠改進客戶的最終產品。 

            大規(guī)模商用尚需時日 

            相比較而言,在各種新興存儲技術中,FRAM的商用步伐最快。例如,迄今為止,Ramtron公司已經在全球范圍交付了超過1.5億個FRAM器件,而且數量還在繼續(xù)增加。但是,即使這些技術的堅定支持者也不得不承認,價格、容量等因素仍然是橫亙在大規(guī)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)等所有這些技術都被吹噓成閃存達到工藝極限時的替代品,但閃存的工藝極限仍然在不斷縮小。” 

            飛思卡爾公司負責人認為MRAM的大規(guī)模商用取決于其性能和價格?!安贿^目前產品還處在高價位,如何在保證高性能的同時降低成本是我們關注的問題?!边@位負責人不得不承認。東芝公司負責人則認為MRAM的大規(guī)模商用取決于產品的大容量化,如果MRAM被大容量化,那么就一定可以獲得與DRAM相匹敵的市場規(guī)模。 

            Ramtron公司對目標市場的預期在10億美元左右,該市場的組成包括:EEPROM和SRAM市場替代部分,以及由FRAM技術能力所帶來的新商機。不過Lee Brown也承認,市場的發(fā)展勢頭決定著FRAM存儲密度曲線上行的快慢速度。 

            相關鏈接 

            三種新存儲技術
           

            PRAM:一種非易失性存儲技術,基于硫族材料的電致相變,以前在批量生產時總是難以獲得穩(wěn)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,不一定要從頭開始,隨時可用相同的速率,從內存的任何部位讀寫信息。MRAM運作的基本原理與硬盤驅動器相同。和在硬盤上存儲數據一樣,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,直到被外界的磁場影響之后,才會改變這個磁性數據。它擁有靜態(tài)隨機存儲器SRAM的高速讀取寫入能力以及動態(tài)隨機存儲器DRAM的高集成度,而且基本上可以無限次地重復寫入。 

            FRAM:一種非易失性存儲技術。FRAM的核心技術是鐵電晶體材料。這一特殊材料使得鐵電存儲產品同時擁有隨機存取存儲器(RAM)和非易失性存儲產品的特性。鐵電晶體材料的工作原理是,當把電場加到鐵電晶體材料上,晶陣中的中心原子會沿著電場方向運動,到達穩(wěn)定狀態(tài)。晶陣中的每個自由浮動的中心原子只有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。一個用來記憶邏輯中的0,另一個記憶1。中心原子能在常溫、沒有電場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刷新,能在斷電情況下保存數據。由于在整個物理過程中沒有任何原子碰撞,FRAM擁有高速讀寫、超低功耗和無限次寫入等超級特性。 


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