Rram：闪存的替代品

昨天，我写了关于传统NAND闪存制造商所面临的问题，我们在智能手机，平板电脑和SSD中使用的存储类型。 在过去的十年中，闪存已经取得了巨大的发展。 随着价格的迅速下降，密度增加了，现在看到使用SSD代替笔记本电脑的小型笔记本电脑和使用大量闪存的企业系统变得越来越普遍。 这并没有而且也不会取代价格更低廉，容量更大的硬盘，但是它为企业和移动存储系统带来了很多优势。 但是，传统的NAND闪存扩展似乎已告一段落，因此，我们发现围绕替代形式的存储器的活动越来越多。

为了解决这些问题，开发人员一直在尝试创建新型的非易失性存储器，其中最受关注的是诸如STT-MRAM，相变存储器，尤其是电阻性随机存取RAM（RRAM或ReRAM）。 尽管存在许多不同类型的RRAM，但是基本单元通常由顶部和底部电极组成，这些顶部和底部电极由隔离材料隔开。 当施加正电压时，形成导电细丝，电流流过材料。 当施加负电压时，细丝断裂，并且隔离物充当绝缘体。

RRAM和其他替代品通常最初被认为是NAND闪存或传统DRAM的替代品，但至少在最初，它作为“存储级存储器”（SCM）受到了特别关注，该存储级存储器可直接直接传输到CPU（例如DRAM） ）具有更高的密度（例如NAND闪存）。 这个想法是，您可以非常快速地访问大量存储，而不是一小部分非常快的DRAM，然后是一大批相对较慢的闪存（通常使用速度更慢但容量更大的硬盘进行备份）。 进行这项工作的关键是获得一个小的“单元大小”，用于存储内存位，将单元连接在一起，并找到一种以合理的价格制造这种单元的方法。 当然，还需要对系统和软件进行重新架构，以利用这些额外的存储层。

这个概念已经研究了很长时间。 早在2010年，Unity Semiconductor（现由Rambus拥有）展示了64Mb ReRAM芯片。 过去几年，HP一直在谈论其忆阻器技术（一种ReRAM形式），并且该公司宣布了一项与Hynix Semiconductor合作，计划在2013年夏季之前推出NAND闪存替代产品的计划。显然，这还没有发生，但ReRAM领域似乎确实正在取得许多进展。

在今年的国际固态电路会议（ISSCC）上，东芝和SanDisk（它们是闪存的合作伙伴）展示了32Gb ReRAM芯片，在上周的闪存峰会上，许多公司展示了围绕新技术的发展。 RRAM技术。

最有趣的一项是Crossbar，它使用以“ crossbar array”布局连接在一起的基于银离子的RRAM单元来增加密度。 该公司在峰会上展示了一个原型，其中包括内存和控制器，并在单个芯片上。该公司表示，希望该技术能够在明年实现商业化，尽管最终产品要到2015年才能出现。Crossbar表示，其RRAM拥有50个延迟是NAND闪存的两倍，而基于这种技术的固态磁盘（SSD）则不需要当今基于NAND的SSD常见的DRAM缓存和损耗均衡。

Crossbar说，它有台积电制造的工作样品，其第一个商业产品将是用于SoC的嵌入式存储器，但尚未透露很多细节。 但是，据报道，该公司希望生产尺寸约为200平方毫米的1Tb芯片。

正在研究该技术的SK Hynix谈到了RRAM在提供比NAND更低的延迟和更好的耐用性方面的优势，以及在存储级存储器中的意义。 RRAM器件可以用交叉开关阵列或垂直阵列（如3D NAND）形成，但是两者都有挑战。 因此，SK Hynix表示，首批RRAM器件（最有可能在2015年左右）的价格将比NAND闪存贵2至3倍，并将主要用于利基高性能应用。

同时，许多其他公司也在该领域开展工作。 尽管东芝和SanDisk今年展示了原型芯片，但索尼自2011年以来一直在展示RRAM论文，并在2015年与美光公司合作开发16Gb芯片。但是，即使存储单元和阵列工作完美，仍然需要很长时间。开发控制器和固件以使其可行。

鉴于伴随着新技术的所有炒作，以及旧技术的扩展趋势超出人们的想象，NAND闪存或DRAM市场不太可能很快消失，因此RRAM花更长的时间让我感到惊讶也不足为奇。脱颖而出，其支持者认为。 最终产品可能与现在显示的原型有很大不同。 但是开始出现的迹象是，RRAM将在未来两三年内的某个时候实现从实验室到商业市场的飞跃。 如果这样，它将对系统的设计产生深远的影响。