RAM战争:RRAM与三维NAND闪存,最终获胜者是......我们

你可能很快就会拥有拥有超过1tb高速存储空间的智能手机或平板电脑

虽然挤占了NAND​​闪存的随时随地电阻式RAM的机会很快就渺茫,未来的RAM战争意味着移动用户很可能在他们的指尖有数百GB,甚至万亿字节,存储。

几年之内,你很可能会携带智能手机,平板电脑或笔记本电脑与数百GB或超甚至TB的快速,非易失性存储器,这要归功于两个内存的发展在本周亮相。

首先,三星宣布,它现在是量产三维(3D)垂直NAND (V-NAND)芯片;然后开始向上交叉表示,它已经创造了一个原型的其电阻随机存取存储器(RRAM)芯片

三维NAND需要今天的闪光,这是建立在一个水平面上,并打开它侧身。然后,像微观存储器摩天大楼,它堆叠他们并排侧创建大大更致密的芯片具有两倍的写入性能和今天的2D 10倍的可靠性,或平面的,NAND。

在平面NAND上存储数据最密集的硅闪存单元的制造工艺在10纳米到19纳米之间。为了让大家知道纳米有多小,一纳米是一米的十亿分之一——一根头发比用25nm制程技术制成的NAND闪存要厚3000倍。一英寸有2500万纳米。

NAND闪存使用晶体管或电荷捕获(也称为电荷捕获闪存)在硅电池中存储一些数据,而RRAM使用微小的导电丝连接硅层来表示一些数据——数字1或数字0。

在RRAM,硝酸硅的顶层创建一个导电电极,而下层是不导电的氧化硅。正电荷,从而在两个硅层,它代表了一个之间的灯丝连接;负电荷断开该长丝,产生一个电阻层或一个零。

那么,哪种记忆技术胜出呢?

这两种记忆将主导非易失性存储器市场在五年内不能确定,因为专家有多少3D(或堆叠)NAND闪存可以延长目前的NAND闪存技术的生命不同的意见。有人说,它会增长超过三星目前的24层到100多家,未来;另一些人认为它只有两个三代去,这意味着该技术将撞墙当它到达64层左右。

相比之下,RRAM开始时有优势。这是密集的NAND相比,具有更高的性能和耐用性。这意味着RRAM将能够使用由电流NAND闪存制造者所使用的半尺寸的硅晶片。而且,最重要的是,目前的闪存制造工厂并不需要改变他们的设备,使之按照交叉首席执行官George Minassian。

他说:“引进这种技术可能需要花费几百万美元的工程成本。这就是我们的计划,”米纳西安说道。“这和引入一个新的NAND闪存节点的成本差不多,比如将节点从65纳米增加到45纳米。”

交叉声称其RRAM技术有30纳秒的延迟时间。三星的顶级闪存,840 Pro的SSD,具有0.057毫秒的延迟。一毫秒等于千分之一秒,一纳秒等于一秒的十亿分之一 - 快一百万倍。

根据Minassian的说法,RRAM本身可以承受10,000次写-擦除周期,这比现在典型的消费级MLC(多单元级)NAND闪存的承受能力要高一些——而且没有任何纠错代码。ECC用于将当前的MLC NAND闪存升级为企业级闪存卡和固态硬盘(ssd)。

事实上,Crossbar希望在两年内看到RRAM芯片的量产。Minassian说,他的公司已经与汽车行业的闪存制造厂签署了一份协议来制造芯片。他还表示,与一家规模大得多的晶圆厂的协议已接近达成。

既RRAM和3D NAND预示在存储器的性能和存储容量的巨大飞跃。交叉的RRAM承诺20倍的速度写入性能和今天的平面NAND闪存10倍的耐久性。如3D NAND,RRAM存储器芯片会被堆叠,并且1TB的模块将与类似的存储的NAND快闪模块的大约一半的尺寸,所述Minassian。

三维NAND提供了成倍的容量。每一座NAND闪存“摩天大楼”都会带来一倍的产能。三星表示,V-NAND在嵌入式系统和ssd中最初的容量将仅为128GB到1TB,“视客户需求而定”。因此,三星似乎押注于降低制造成本(每比特价格),而不是提高产能来推动V-NAND销量。

交叉的初始RRAM芯片也将能够存储高达1TB的数据,但它可以做一个芯片比邮票还小的;该量250小时的高清电影上200mm的正方形表面。

在性能方面,RRAM还有另一个优点。现在的NAND闪存芯片大约有7MB/秒的写入速度。ssd和闪存卡通过并行运行多个芯片可以达到400MB/秒的速度。

甲RRAM芯片拥有140MB /秒的写入速度,这是不平行的互连到多个芯片,所述Minassian。

无论三维NAND和RRAM的本意性能提升意味着存储设备将不再成为系统瓶颈,他们现在。在未来,瓶颈将是总线 - 计算机部件之间的通信层。换句话说,如果NAND闪存是百英里每小时汽车和RRAM是200英里每小时的车,它并没有多么快,他们可以去,如果他们是在路上有一个曲线的限制速度50英里每小时。

在性能上面,RRAM使用功率的一部分来存储数据的NAND闪存的使用,这意味着它可以帮助延长电池寿命“以周,月或数年,”根据横梁。

例如,NAND快闪需要大约电力的20伏至位数据的写入的硅芯片。RRAM只需要4微安写一个数据位。

Crossbar并不是唯一开发RRAM的公司。惠普(Hewlett-Packard)和松下(Panasonic)都已开发出各自版本的电阻存储器,但据Objective Analysis首席分析师吉姆•汉迪(Jim Handy)称,Crossbar比其他开发商有很大优势。

“这项技术的一个非常大的优点是选择设备内置电池。在其他RRAMs它不是,那么外在的东西(二极管或晶体管)必须是内置的。这是一个已经收到了很多的区域科研经费,但仍是许多其他技术一个棘手的问题,”他在一封电子邮件中回复说计算机世界

Handy说,RRAM的替代技术市场有限,因为闪存制造商倾向于使用最便宜的技术,即使其他技术能提供更好的性能。

RRAM有优势

RRAM是不是在眼前的记忆,只剩前进。的非易失性存储器可替代的形式,可能是未来的对手NAND和DRAM包括EverSpin的的磁阻RAM(MRAM)和相变存储器(PCM),一个存储器类型而由三星和美光追求的。还有赛道存储器,石墨烯内存和忆阻器,惠普自己的类型RRAM的。

王宗尧,创始人及首席分析师研究公司Forward见解,认为交叉的RRAM是一个可行的产品,可能有一天会挑战NAND,“当我说NAND,我的意思是三维NAND也一样,”他说。

赛马场记忆技术至少还要五年才能实现。“现在,它看起来是个有趣的概念。最终能否商业化还需要很长时间。”

“相变......,好了,有一些在那里,但问题是,它是否适合在内存市场在哪里?现在,这是一个NOR更换,”绦纶。“它的性能和耐用性是一样的NOR,NAND没有。

“一般来说,当你看……其他人吹捧RRAM,有很多怀疑,但当我们看到Crossbar和它的技术,我们发现它很有趣,”他说。

汉迪也认为,用硅制成,像交叉的RRAM存储,将继续主宰内存市场,因为代工厂已经配备使用它,这是一个廉价的材料。

“硅将保留其在新材料的主导地位,只要可以和技术像横梁将扮演一个小角色,直到3 d NAND耗尽了蒸汽,目前看起来会发生2 - 3代后2 d耗尽了蒸汽,这是两到三个过程代远离市场的今天,“方便的说。

NAND闪存制程技术已推进每12个月左右。例如,英特尔即将从19nm工艺节点移动到14nm以下。这意味着它可以在两到三年运行蒸汽出来。

并非所有人都同意3D NAND的使用寿命如此有限。

吉尔李,高级主管,并在应用材料公司的技术人员的主要成员,认为三维NAND可能增长到超过100层深。应用材料公司提供的机器为半导体行业做出两种NAND闪存和RRAM。

“移动到3D允许NAND技术持续缩小。这能走多远?我觉得可以走很远,”他说。

李先生说,他已经看到,拍摄3D NAND了128个对或层制造工厂的路线图。

第一代3D NAND的,深24层,亮起子20nm节点2D NAND的高跟鞋,但是因为它是更密集,3D NAND将约30%降低每比特到制造存储器的成本,李说。

消费者是会看到更高密度的NAND闪存,还是会继续以更低的成本制造相同容量的闪存,这将取决于业界,Lee补充道。

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