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四大存储技术,改变电脑内存的未来

随着电脑处理器、显卡性能的不断提升,现在内存已经成为了电脑整体性能最大的瓶颈。而近年来全球晶圆紧张,内存条市场价格的居高不下,严重的阻碍了我们升级电脑内存。这使得尽管近年来内存条市场需求日益剧增,但是内存条消费市场却出现了前所未有的萎缩。

在这样的情况下提升DRAM产能,提升内存性能,降低内存成本,成为各大存储芯片厂商近年研究的主要课题。

扩大DRAM生产,需要的投入非常巨大。DRAMDynamic RAMDynamic动态,RAM随机存储器。DRAM的基础是随机存储技术。与其花费巨大的投入去扩大迟早要淘汰的DRAM的产能,还不如另起炉灶,研究新的RAM技术。只有研究新的RAM技术才能使得内存条在性能上获得巨大的提升,在成本上得到有效的降低。

于是近年来涌现了许多新的存储技术。

3D SUPER DRAM

无论是对于闪存来说,还是对于内存颗粒来说,2D的堆栈方式已经没有进步的空间了,3D的堆栈方式成为发展的必然。

3D SUPER DRAM将提高DRAM的存储密度,降低DRAM成本,提升DRAM的性能。因此3D DRAM成为未来DRAM发展的必然。

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RRAM:阻变式存储器

RRAM,阻变式存储器,又称忆阻器。

DRAM以电荷多少来存储数据,需要不断的刷新,导致容量和能耗受到限制,工艺制程难以下降。

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RRAM用忆阻器来做存储,金属氧化物的存储器的主要原理,首先就是在低阻态状态下,存储器可以使导电丝断掉,成为高阻态,而这个操作时间是比较长的,延迟较大,同样在这种状态下,再加上一定大小的电压,就使得导电丝从高阻态变成了低阻态。

RRAM的优势是容量很大、速度快、能耗低。1T容量的RRAM可能未来只要指甲盖那么大。RRAM的速度将是DRAM20倍,能耗降低近20倍,使用寿命也将提升约10倍。RRAM将可能打破内存和硬盘的界限,使得它们合二为一。

目前中芯国际已经能生产40NMRRAM了。并且中芯国际与中科院微电子研究的28NM RRAM已经取得了显著的进展。

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我国在RRAM方面,目前已经走到了世界的前端。这是非常难得的!

MRAM磁性随机存储器

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MRAM是指以磁电阻性质来存储数据的随机存储器,它采用磁化的方向不同所导致的磁电阻不同来记录01,只要外部磁场不改变,磁化的方向就不会变化。

MRAM的优势是,它拥有高速读取写入能力,以及高集成度,而且基本上可以无限次地重复写入。MRAM的速度是闪存的近1000倍。

1995年摩托罗拉研发出MRAM

20167月,IBM和三星联合开发了11纳米pMTJMRAM

20178月,Everspin公司发布消息,已经开始对新产品1G容量的ST-MRAM EMD4E001G进行采样工作。

据消息,三星、台积电都准备在2018年量产MRAMMRAM技术目前已经成熟,随着光刻技术的不断提升,MRAM成本的下降,MRAM极其可能成为DRAM的最终替代者。

PRAM/PCM:相变存储器

PRAM,利用特殊材料在晶态和非晶态之间相互转化时所表现出来的导电性差异来存储数据的非易失性存储装置。

PRAM理论上读写速度比闪存快近1000倍,并且存储密度更大。

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实际上英特尔、镁光合作研发的3D XPoint就是使用了PRAM技术(尽管英特尔拒不承认,因为涉及到知识产权)。而英特尔的奥腾速度仅仅是闪存的10倍左右,它号称模糊硬盘、内存界限也并未达到。不过据传,英特尔将在2018年下半年推出512G的内存条,让我们拭目以待。

总结:3D SUPER DRAM将可能使得内存颗粒的成本降低,产能增加,从而短时间内(1-2年),让电脑内存条价格逐渐下滑,回归性价比。而RRAMMRAMPRAM未来将可能大大提升电脑的内存性能,甚至将可能使得电脑硬盘和内存合二为一。但这三项技术还需要很长一段时间才能在数码产品消费领域普及。3D SUPER DRAMRRAMMRAMPRAM这四项存储技术,在未来必将改变电脑存储现有的情况。


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