超越NAND闪存的新一代内存技术一览

Carol Sliwa 发表于:12年01月30日 14:15 [转载] IT168

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[导读]虽然NAND闪存可能在2020年末引领企业级固态存储的蓬勃发展,不过这种技术潜在的对手已经出现,并开始获得业内关注。这些技术包括相变内存(PCM)、磁阻随机存取内存(MRAM)和电阻式随机存取内存(RRAM)。

不过,Winslow补充道,“NAND仍将企业级解决方案中保持长久的生命力。及时在几年内出现某种新技术,技术迁移也会花费数年。”

在2011年7月,海力士半导体公司和东芝公司发布了一则联合通告,关于其共同开发STT-MRAM的协议,两家公司认为这项技术因为其在速度,容 量和功耗方面的优势,非常适合于智能电话。东芝拒绝提供更多的评论,不过其他公司则认为STT-MRAM最终也会在企业级系统中得以应用。

之后的一个月,三星电子有限公司宣布其对Grandis公司的收购,这表示三星公司也开始致力于STT-MRAM。三星将Grandis并入研发运营团队,不过STT-MRAM只是该公司投资的多项取代NAND技术中的一种。

“三星,这个全球最大的NAND供应商,在尝试晚所有方式之前是不会轻易让NAND被淘汰的,”科罗拉多州Silverton咨询公司的创始人和总裁Ray Lucchesi说,“NAND背后有太多的公司和利益,这项技术并不会轻易逝去。”

即便在长期角度上看,Forward Insight的Wong也并不认为MRAM或堆栈式变体PCM的价格可以和NAND那样。他说供应商目前都在希望用PCM和MRAM来补充或替换部分的 DRAM,从本质上作为一种非易失性RAM,可以在掉电的情况下保持数据,而不像DRAM那样。他说这项技术在对于随机写操作敏感的工作负荷环境下极其有用,这种工作环境要求高I/O,比如数据库和财务应用。

不过,根据Wong的说法,RRAM比PCM或MRAM更有可能取代NAND。他说所有主要内存厂商都致力于RRAM,其工作原理在于电气两级变化电阻。HP公司有另一项名称,记忆电阻器。

“从理论上讲,RRAM是影响可扩展的技术,”Wong说,“不过对于任何一项要取代NAND的技术都必需可以进行堆栈,这在根本上是项挑战。

后继者也会受到NAND闪存技术外延的影响

与此同时,预测哪项技术更有希望成为取代NAND闪存变得非常困难,因为在这项技术首次出现后,NAND闪存本身比业内预期的获取了更长的生命周期,

“这些实验室里的天才们不断采取方式推动这项技术,哪怕只有额外的一两步工序,他们这样持续做了几乎10年,”加利福尼亚州洛斯加托斯的Object Analysis的创立者和首席分析师Jim Handy说,“谁敢说他们不会继续这样做上另外10年呢?”

Handy回顾了一份2003年英特尔开发者大会上的演讲稿,当时一名高级管理人员宣称NAND闪存无法超越60纳米的工艺水平。不过英特尔和美光 科技持续将这种技术工艺从50纳米提升至34纳米,25纳米,直至现在的20纳米。Handy预期闪存会最终缩小到10纳米,并停止在大约8纳米这一极限 值上。

通过工艺的提升带来了巨大的成本下降。将2个字节封装在每个单元的MLC或新兴的消费级的3层单元(TLC)闪存也降低了成本。不过这种创新也带来了负面效果,比如耐久度,性能和稳定性的降低。

到目前为止,生产商已经能够将2个字节的MLC NAND闪存应用在企业及数据存储中,并通过复杂的控制技术,误差纠正吗(ECC)和磨损测量技术进行补充。不过,由于受限于目前的晶体管技术,恐怕很难再有更多控制技术。

还有一种可能延续闪存生命周期的技术就是3D NAND,这种技术从三个维度堆栈内存单元。美光科技的Kilbuck将其比作一幢多层的办公楼,而非二维的NAND闪存那种在一个平面铺开的单层办公楼。

“目前针对二维的NAND单元何时会达到其扩展极限,业内尚有很多争论,”Kilbuck说,“我听到有人说还会有好几十年,也有人说会在几年内NAND就会按比例缩小,我们不得不转向诸如3D NAND之类的技术。”

Kilbuck也表示业内无法预计3D技术会面临怎样的挑战,并且其会延长NAND多久的生命周期,所有这些都要等到3D NAND大量生产后才会有分晓。

“闪存可扩展性的终结是每个人都担心的事情,这也是为什么他们转向其它技术的原因,”Object Analysis的Handy说。不过他认为现在断言PCM、MRAM、RRAM还是其它技术会胜出还为时过早。“假如NAND闪存在衰退之前还有另外 10年的生命周期,那就意味着这些技术黑马还要等上10年才能有机会成为市场主导者。”

[责任编辑:王振]
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