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5存储类内存技术术语您应该知道

SCM将定义内存和存储的未来。了解在未来几年内将在您听到的一些关键技术。

记忆技术,例如动态RAM,速度很快,但它们不是持久性的,它们有扩展限制,而且价格昂贵。存储技术的速度和效率不如内存,但它们是持久性的,可以处理大量数据,而且更便宜。

存储类内存(SCM)技术,也称为持久的内存,是下一代内存和存储技术。它指的是一类非易失性记忆,旨在缩小差距传统记忆并存储并更改处理和存储的方式。

有几种类型的类型SCM技术正在开发。当电源丢失时,它们保留数据和程序代码,在某些情况下,它们几乎与动态RAM(DRAM)甚至静态RAM(SRAM)一起速度。这种持久性和速度的这种组合使得可以创建可用于内存和存储的设备。

存储类内存技术正在驾驶存储和记忆的未来. 下面我们来看看这些技术中的一些,在接下来的几年里我们可能会听到更多。

3D xpoint.

3D xpoint.存储类内存技术已经在这里。英特尔和微米技术联合开发了这项技术填补市场的差距在DRAM和NAND闪存之间。

3D XPoint产品功能快速表现,超低延迟和比较便宜的NAND闪存更大的耐久性。这项技术被用于制造市场上速度最快的SSD,具有低写入延迟和字节可寻址内存。

[SCM的持久性和速度的组合使得可以创建可用于内存和存储的设备。

3D Xpoint被认为是一种电阻RAM(见下文),基于电阻变化的数据存储。其跨性交叉点架构使用电流来引起修改电池电阻级别的属性变化。每个电池保持一条数据并表示1或0,这取决于其电阻。可以堆叠3D XPoint单元格以提高存储密度。

使用3D XPoint体系结构,可以写入和读取少量数据,从而加快读/写过程,使其比NAND闪存更高效。

英特尔和美光表示,在2019年上半年完成第二代技术的开发工作后,他们将结束联合开发工作。Micron尚未发布任何基于3D XPoint的产品,但Intel的Optane系列内存和存储产品使用该技术。

英特尔Optane DC持久存储器
与DRAM相结合时,英特尔Optane DC持久性存储器可提供多达36 TB的系统级存储容量。

Optane存储卡具有M.2形状因子,具有256 GB,512 GB和1 TB的容量。英特尔也是98 GB,256 GB和512 GB的运输Optane DC持久存储器,大于DRAM,其在128 GB时出来。Jim Handy,半导体分析师在客观分析中推测,Optane的密度将是一个显着的好处,使Optane DIMM能够以相当大小的DRAM DIMM的价格进入。

英特尔的Optane产品系列还包括多个SSD,包括75 GB和750 GB容量的Optane SSD DC P4800X系列。

电阻RAM

另一个存储类内存技术是电阻RAM,也称为RRAM或ReRAM。它包含一个忆反应器,由专用配制的介电材料制成的电气部件,其电阻根据施加的电压而变化。Reram基于电阻切换,这增加了一个方向上的电流流程,并降低了相反方向的电流流动。

通常不会导通电流的介电材料将突然经历电介质击穿并在高电压下进行电流。传统的介电材料被击穿永久地损坏。然而,在忆内电机中,使用的材料导致临时可逆的故障。

通过一种类型的椎间膜,电压导致微观细丝在培养基中形成。外部电压的应用导致细丝破碎或逆转。大量长丝的受控形成和破坏使得能够存储数据。已经测试了这种类型的椎间膜,包括氧化镍,二氧化钛,电解质,半导体材料和有机化合物的各种物质。

另一种类型的忆阻器利用电压在一种称为纳米金属丝的非晶固体中形成纳米金属丝硫属化物玻璃。材料是从硬化状态快速改变为更流体状的状态,改变其电阻。

与NAND闪存相比,ReRAM具有更快的读写速度、更高的耐久性和更高的存储密度,同时功耗更低。忆阻器技术非常适合于工业和物联网传感器中的存储器。

富士通和横梁是提供勒慕产品的主要供应商。

磁阻RAM.

磁阻RAM,或MRAM.是一种非易失性存储器,它依靠磁态来存储数据位,而不像DRAM和NAND闪存那样使用电荷。MRAM技术可以提供比闪存快得多、几乎和SRAM一样快的速度,同时在断电时仍能保留数据。

MRAM使用一对由薄绝缘材料层隔开的铁磁金属板来确定位是二进制1还是二进制0。一块板被永久磁化并设置为特定极性。另一个极板的极性可以切换,以匹配外部存储场的磁化。两个磁场的方向决定了二进制位是1还是0。这种MRAM结构称为磁隧道结(MTJ)。MTJS阵列用于存储器设备。

MRAM可以使用较少的功率更快地执行读写操作。因为它被认为是通用的存储器,所以MRAM可以应用于使用从系统计算到存储的范围。与闪存不同,它不会磨损,可以从并写入并写入,直到物理材料本身劣化。

Everspin Technologies是最着名的供应商生产此存储类内存技术作为独立内存。它最初使用了一种称为切换的MRAM形式。Everspin已与GlobalFoundries合作以生产其MRAM技术的嵌入式版本,可以集成到标准CMOS(互补金属 - 氧化物半导体)技术中,更换嵌入式闪光灯,DRAM或SRAM。2019年3月三星表示,它也是嵌入式MRAM。

电力使用是MRAM的缺点。电流用于诱导MTJ中的磁场以读取或写入单元格,并且该功率使用仍然是可易于娱乐的,使MRAM能够成为理想的DRAM替代。

自旋传递转矩

自旋传递扭矩MRAM(STT-MRAM)是一种MRAM变体,用于降低功耗。STT-MRAM评估施加在磁性层之间的扭矩,从而更有效地利用磁阻特性。

STT-MRAM基于垂直MTJ和电子具有角动量或自旋的概念。自旋和轨道是量子力学中的两种角动量。利用磁场中的电流,STT-MRAM将电子自旋改变为上升或下降状态。从一块MTJ板到另一块MTJ板的电子流中的自旋可以改变第二块板上的磁取向。

使用STT的MTJ比MRAM的电诱导的MTJ略低。STT-MRAM也可以比MRAM小,从而实现更大的器件内存密度。然而,对于高速性能,STT-MRAM仍然使用太多的电源来使其能够在经济上可行作为DRAM替代品。

Everspin提供256 MB的STT-MRAM设备。它还具有一系列基于STT-MRAM的存储加速器SSD,可提供靠近DRAM的速度,具有1 GB容量。

everspin stt-mram
Everspin ST-DDR3 STT-MRAM专为SSD缓冲区,RAID缓冲区或同步测验而设计的应用。

Nanotube Ram.

Nanotube RAM或NRAM是由Nantro开发的专有存储类内存技术。它是由碳纳米管Nantero将其描述为人发直径的1/50000,但强度是钢的50倍,密度是铝的一半,其热导率和导电性能比科学上已知的任何材料都要好。

NRAM电池由层叠在硅衬底上的相互链接的碳纳米管的薄膜组成。纳米管层坐在两个电极之间,并且可以电压缩或膨胀,使得纳米管彼此接触或略微分开以产生高或低的电阻状态。当纳米管不彼此接触时,电阻高并且表示0状态。当他们触摸时,它们由范德华力量保持在适当位置,并且织物的电阻低,代表1个状态。

Nantersers表示,它的NRAM与DRAM一样快,在待机模式下使用电源不足,每位比闪存的写入能量减少160倍,并且对环境问题具有高度耐受,例如极端温度。

Nantero开发的半导体产品在现有CMOS晶圆厂上使用NRAM,因此不需要新设备或工艺。Nantero说,制造只需要少量的工艺步骤和一个掩模层,保持了低成本,并且它与3D架构和多层单元操作兼容。

NANTERO在2018年表示,它正在开发多GB,DDR4兼容,非易失性,独立的独立存储器产品,独立芯片设计为具有用于汽车和IOT应用程序的嵌入式内存产品的SSD或HDD缓存。两家富士通半导体企业已授权Nantro NRAM技术,预计将在2019年将产品带到市场上。

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