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下一代內存技術

星星科技指導員 ? 來源:嵌入式計算設計 ? 作者:嵌入式計算設計 ? 2022-10-24 10:54 ? 次閱讀

當我們考慮我們的智能手機和其他計算設備時,內存通常不是我們在數據表上看到的第一個功能。通常,處理器會成為焦點,但內存是設備完成工作能力背后的真正力量。閃存最近主導了內存市場,但是,隨著摩爾定律的推進,它面臨著一些擴展問題,導致該行業在其他地方尋找內存解決方案。惠普(惠普)對“機器”架構的宣傳使“憶阻器”一詞重新回到了記憶的聚光燈下。這項技術,也稱為電阻式隨機存取存儲器(RRAM),正在研究和開發中,以成為存儲器的下一個發展。

閃存等非易失性存儲器對于所有類型的系統都非常重要,因為它能夠在不使用時關閉時保留存儲器,從而節省能源 - 在功率受限的嵌入式系統中尤其重要。但是,隨著應用在更小的封裝中追求更快、更高的性能和更低的功耗,存儲器公司正在探索RRAM在閃存接近其縮放極限時擊敗閃存性能的能力。此外,亞利桑那州立大學等大學正在分析RRAM在各種應用中的優勢和劣勢。

比較射頻和閃存

RRAM技術背后的概念并不新鮮 - 它們自20世紀60年代以來一直存在[1],但在過去10年中作為當前內存技術的繼任者才獲得了極大的興趣。電阻器電容器電感器是電路的三個基本組成部分,但憶阻器是理論上的第四個。憶阻器是一種電阻器,可以記住其歷史,從而充當存儲器,而RRAM是實現這一概念的技術。RRAM器件可以保持低阻性或高電阻狀態,具體取決于正電壓或負電壓,可以以位形式讀取。當與電源斷開連接時,這些狀態仍然存在,因此它作為下一個非易失性存儲器技術的潛力。

亞利桑那州立大學的研究人員一直積極開發RRAM技術。邁克爾·科齊奇教授是開發一種RRAM的先驅 - 可編程金屬化單元(PMC)及其商業變體導電橋接RAM(CBRAM)。Kozicki教授和Hugh Barnaby副教授也一直在研究如何使RRAM技術在太空等極端環境中使用,在這些環境中,低功耗和非伏特性的結合是必不可少的。薩爾瑪·弗魯杜拉教授是RRAM技術在新型計算中使用的積極支持者。余世萌助理教授自2008年起從事RRAM研究。Yu說,與當前的閃存(》10 μs和》10 V)相比,RRAM技術更快(《10 ns),編程電壓更小(《3 V)。

RRAM也有望比閃存更可靠,Yu說。內存可靠性是根據耐久性(完整性喪失前的寫入周期數)和保留期(數據的可讀生存期)來判斷的。與RRAM相比,非易失性閃存的耐久性較低,可以實現10 ^ 4至10 ^ 5個周期。RRAM 可以實現 10^6 至 10^12 個周期。Yu說,非易失性存儲器的典型保留標準是在85°C下保持10年,這可以通過閃存滿足,并且也有可能通過RRAM達到。

RRAM在短期內成為閃存繼任者的障礙是每比特成本。閃存是一種非常便宜的制造技術。Yu說,3D閃存技術的突破進一步降低了閃存的每比特成本,將閃迪等公司的RRAM路線圖推遲了幾年,直到可以為RRAM設備開發更便宜,更高產量的制造策略。而且性能提升不足以克服切換到RRAM的成本增加。

更像大腦的記憶

然而,存儲器市場并不是RRAM的唯一應用。研究人員正在研究“神經突觸”應用,或者使計算機更像大腦。

如今,計算架構在順序操作中工作。CPU從內存中獲取數據并進行計算。但這往往會導致瓶頸。Barnaby說,當今應用中數據的激增使人們想到像大腦一樣并行處理數據的方法。在我們大腦的神經網絡中,突觸在我們學習時連接我們大腦中的活動神經元。這個想法是使用RRAM存儲器作為電路中人工神經元之間的突觸。Barnaby說,這對于涉及一些智能的圖像識別和語音識別等應用將是有益的。

隨著這些令人興奮的發展,現在是使用內存技術的激動人心的時刻,這可能很快就會搶走一些處理器的聚光燈。

審核編輯:郭婷

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