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新型存储技术期待抢班夺权
anyl | 2007-08-10 12:24:27    阅读:1474   发布文章

        最近,目前主流的DRAM、SRAM和FLASH等存储技术在感受到价格压力的同时,一定感觉到既有近忧、又有远虑,PRAM(相变存储器)、MRAM(磁性随机存储器)、FRAM(铁电储存器)表现活跃,大有取而代之的势头。不过,虽然上述新兴技术具有很多优点,并有各自不同的目标取代对象,但是,它们目前还无法绕过所有新兴技术都曾经经历的大规模商用阶段。

新兴存储技术发展快

        与目前主流的存储技术相比,PRAM、MRAM和FRAM普遍具有非易失、重复擦写次数多等特点,与此同时,它们又各具特点并在近两年取得了令人兴奋的发展,兴奋点主要来自于存储容量的增加以及市场的逐步接受。

        Ramtron公司业务拓展副总裁Lee Brown向《中国电子报》记者表示,FRAM具有三个独特的优点:无延迟(No Delay)读/写,FRAM以总线速度写入数据,在掉电情况下无需复杂的数据备份系统;几乎是无限的耐用性,FRAM能够无损耗地提供无限次数的数据收集;低功耗,FRAM器件属于RAM,并且不需要电荷泵,所以写入周期的功耗较FLASH 和EEPROM等浮动栅器件要低几个数量级。

       飞思卡尔公司相关负责人告诉《中国电子报》记者,MRAM采用磁性材料,同时结合传统的硅电路,使单个的高耐用性设备既具备SRAM的速度,又拥有闪存的非易失性。这位负责人兴奋地表示:“MRAM是唯一具备所有主要优良属性的存储器:速度、非易失性、无限持久性。该技术的主要目标之一是,将MRAM作为灵活的嵌入式存储器集成到设备中,在我们的逻辑设备中实现增强功能。与其它非易失性存储器技术相比,MRAM更容易集成到我们的现有逻辑工艺中,因为它位于较高的金属层,不会影响底层晶体管。”

        2007年6月,英特尔公司推出了128Mb的PRAM样片, 并计划于今年下半年采用90nm技术进行量产。英特尔公司首席技术官Justin Rattner表示,该器件的“写”性能比目前的NOR闪存提高了六倍,且更具“鲁棒性”,能保证至少100万次的写循环。

        说到新兴存储技术在最近两年取得的进展,那就是“自家的孩子自己爱”了。

        飞思卡尔公司已经开始提供4MB MRAM设备——MR2A16A。公司相关负责人表示,MR2A16A器件集非易失性存储(NVM)和随机访问存储(RAM)的最佳特性于一身,可以在新的智能电子设备中实现即用(instant-on)功能和功率损耗保护。MRAM器件适合用于多种商业应用,如联网、安全性、数据存储、游戏和打印机等。MR2A16A设计用于提供一种可靠、经济的单一组件替代产品来代替使用电池供电的SRAM器件。该器件还可用于寄存器缓存, 可配置存储器及需要MRAM的高速度、耐久性和非易失性的其他应用。

        Lee Brown认为MRAM业界有两件事值得兴奋。首先业界逐步转向如Rantron 的Processor Companions等集成度更高的产品,Processor Companions将高性能非易失性FRAM与基于处理器的系统的高度集成混合信号和模拟功能结合起来。这是一种前所未有的解决方案,将快速读/写性能和非易失性FRAM的无限耐用性与实时时钟 (RTC)、处理器监控器,以及其他通用外设相结合。其次是与TI公司合作推出高密度FRAM产品。最近Rantron发布了世界上首款4Mb FRAM,这是到目前为止密度最高的FRAM产品。

取代目标各有不同

        基于三种新兴存储技术各自具有的特点以及业界主导公司不同的技术路线,PRAM、MRAM和FRAM在未来具有不同的取代目标。

        英特尔公司认为,一旦DRAM和闪存遇到无法超越的工艺缩小极限,这些新兴技术就将成为它们的替代品。许多技术专家认为闪存可能在45或35nm时达到极限。一般手机采用的是256Mb的分立式NOR闪存,在成本敏感的手机中也可能是128Mb。Rattner认为,英特尔将目前的128Mb产品只作为NOR替代品的目标是“非常恰当的”。但他同时补充道:“该产品确实展示了相变技术的性能潜力。”

        飞思卡尔认为,目前的情况是不同类型的存储器适合不同的应用和产品。在可预知的将来,这种情况还会继续。这些界限的消除取决于成本、性能、容量等因素。随着技术的成熟,MRAM占据的市场空间有望增加。所有这些存储器技术都基于CMOS,因此具有一些共同之处。然而,每种存储技术都具有独特的处理步骤。东芝MRAM产品相关负责人在接受《中国电子报》记者采访时直截了当地表示,MRAM主要的替代对象是DRAM。大多数的移动设备的记忆体架构,是由高速的作业用存储DRAM和虽然速度慢但存储容量较大的闪存构成的。而MRAM速度快、可反复擦写、因此最适合作为作业用存储器。又因为MRAM不会挥发、所以不用像DRAM一样升级更新、因此可以把电力消耗降低至1/10以下。

        FRAM一般被认为思标准异步SRAM的取代品。Lee Brown在对此表示认同的同时表示,在需要FRAM存储器的高性能应用领域方面,FRAM也可替代一部分EEPROM和FLASH器件。新的数据记录要求使得一些设计人员在以往使用EEPROM和FLASH器件的场合选用FRAM。在许多情况下,利用FRAM特性集,能够改进客户的最终产品。

大规模商用尚须时日

        相比较而言,在各种新兴存储技术中,FRAM的商用步伐最快。例如,迄今为止,Ramtron公司已经在全球范围付运了超过1.5亿个FRAM器件,而且数量还在继续增加。但是,即使这些技术的坚定支持者也不得不承认,价格、容量等因素仍然是横亘在大规模商用道路上的“大山”。

       Objective Analysis公司首席闪存分析师Jim Handy表示,“虽然PRAM、MRAM、FRAM(铁电RAM)等所有这些技术都被吹嘘成闪存达到工艺极限时的替代品,但闪存的工艺极限仍然在不断缩小。”

       飞思卡尔公司负责人认为MRAM的大规模商用取决于其性能和价格。“不过目前产品还处在高价位,如何在保证高性能的同时降低成本是我们关注的问题。”这位负责人不得不承认。东芝公司负责人则认为MRAM的大规模商用取决于产品的大容量化,如果MRAM得以被大容量化、那么就一定可以获得与DRAM相匹敌的市场规模。

        Ramtron公司其对目标市场的预期在10亿美元左右,该市场的组成包括:EEPROM和SRAM市场替代部分,以及由FRAM技术能力所带来的新商机。不过Lee Brown也承认,市场的发展势头决定着FRAM存储密度曲线上行的快慢速度

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