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非易失性存储器MRAM的两大优点 [复制链接]

新式存储器技术队伍包括MRAM、PCRAM和ReRAM,受惠技术、材料、设备等环节的关键突破,正迈向大规模量产的路上,眼前我们正处于见证存储器历史的转折点。新式存储器可分为独立型产品,以及嵌入于逻辑工艺,用于取代部分传统的嵌入式快闪存储器eFlash技术,而在嵌入式技术上,趋势已快速成熟中。但用于独立型存储器上,目前还有性能、成本的问题待克服。

MRAM为磁性随机存取存储器,架构是在晶体管中的存储单元就在后端互联,甚至不占用“硅”的面积,可以做到直接嵌入到逻辑的电路里,因此可以做的非常小,一个晶体管一个存储单元。

再者PCRAM就是相变随机存取存储器,以及ReRAM是叫电阻随机存取存储器,比MRAM更有吸引力之处在于,这两种新式存储技术可以跟NAND一样,实现3D三维的架构。

可以说新式存储器的应用范围很广,但若把其效益发挥至最大值,先锁定两大应用:物联网、云计算和大数据中心。

 

 


(来源:Applied Materials)


我们常常讲的物联网,就是所谓的边缘终端、边缘设备。现在的边缘设备架构,就是一个逻辑芯片加上一个sram芯片,其中SRAM的功能是计算,然后再加一个3DNAND芯片,用来存储算法/软件/代码。

所谓“边缘”,就是因为没有连线,无法通电,这时候功耗的问题就很重要,因为功耗决定可以用多长的时间。
这时,MRAM就可以替代SRAM的功能。因为SRAM是不用的时候也在耗电,甚至还漏电,但有些边缘设备可能99%的时间都在待机,如果用MRAM部分取代SRAM,就可以改善很多的功耗问题。

3DNAND也一样,它实际上是高电压的器件,若是部分用MRAM部分取代3DNAND也可以达到降低功耗的目的。
MRAM有两大优点,第一是待机的时候不耗电,第二是比闪存便宜很多,若论缺点,则是MRAM的速度还没有到SRAM等级。例如物联网大量使用的MCU等,MRAM就非常适合使用。

接着来看云端和大数据中心。这块领域有三个挑战。首先是海量数据的涌入,再来是需要快速进行运算,第三个关键仍是回到功耗。

目前主流的架构是DRAM再加上SSD去存储数据,但要如何做到用新型的存储器来提高性能?

方法一,是把DRAM部分取代掉,因为从功耗角度,DRAM有功耗到问题。再者PCRAM、ReRAM可以做3D架构后,在成本上具备优势。

方法二,是把SSD部分取代。SSD的优势是便宜,受惠3DNAND堆叠技术成熟,现在128层堆叠都要量产,3DNAND成本越来越低,但弱点却是性能。

如果用PCRAM、ReRAM取代部分DRAM,一来同样可以实现3D架构,二来性能要比SSD好很多。

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静态随机存储器SRAM,非易发性


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目前主流的架构是DRAM再加上SSD去存储数据,但要如何做到用新型的存储器来提高性能?
方法一,是把DRAM部分取代掉,因为从功耗角度,DRAM有功耗到问题。再者PCRAM、ReRAM可以做3D架构后,在成本上具备优势。
方法二,是把SSD部分取代。SSD的优势是便宜,受惠3DNAND堆叠技术成熟,现在128层堆叠都要量产,3DNAND成本越来越低,但弱点却是性能。

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MRAM有两大优点,第一是待机的时候不耗电,第二是比闪存便宜很多,若论缺点,则是MRAM的速度还没有到SRAM等级。例如物联网大量使用的MCU等,MRAM就非常适合使用。

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