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DRAM与快闪记忆体仍扮演重要角色MRAM普及尚需时日0

发布时间:2019-10-11 19:34:39 阅读: 来源:黄酒厂家

磁阻内存的概念几乎是和磁盘记录技术同时被提出来的。但是众所周知,内存读写的速度需要达到磁盘读写的速度的100万倍,所以不能直接使用磁盘记录技术来生产内存。磁阻内存的设计看起来并不复杂,但是对材料的要求比较高。

磁致电阻现象虽然150年前就由英国科学家威廉·汤姆森(Williams Thomson)发现,但是对于一般的材料而言,它是比较微弱的一种效应。也就是说,由于磁场变化带来的电阻变化并不显著,在电阻变化小于40%的时候,用三极管很难判断出来本来就很微小的电流变化。

不过,最近的材料和工艺的进步使得该技术有了突破性的进展,1995年摩托罗拉公司(后来芯片部门独立成为飞思卡尔半导体)演示了第一个MRAM

芯片,并生产出了1MB的芯片原型。

2007年,磁记录产业巨头IBM公司和TDK公司合作开发新一代MRAM,使用了一种称为自旋扭矩转换(spin-torque-transfer , STT)的新型技术,利用放大了的隧道效应(tunnel effect),使得磁致电阻的变化达到了1倍左右。而此次东芝展出的芯片也正是利用了STT技术,只是进一步地降低了芯片面积,在一枚邮票见方的芯片上做出了1GB内存,这也使得世界看到了磁阻内存的威力—它的记录密度是DRAM

的成百上千倍,速度却所有现有的内存技术都要快。

大密度、快访问、极省电、可复用和不易失是磁阻内存的五大优点,这使它在各个方面都大大超过了现有的甚至正在研发的存储技术—闪存太慢、SRAM和DRAM易挥发、铁电存储可重写次数有限、晶相存储不易控制温度……MRAM可以说是集各个技术的优点于一身的高质量产品。

目前,MRAM已经在通信、军事、数码产品上有了一定的应用。2008年,日本的SpriteSat卫星就宣布使用飞思卡尔半导体公司生产的MRAM替换其所有的闪存元件。预计在今后的一、两年里,它就能够实现量产,我们在打开计算机时,也就不再需要等待了。

磁阻式随机存取记忆体(MRAM)或许在许多应用领域有取代 DRAM 与 SRAM 的潜力,但就连市场上唯一家生产这种非挥发性记忆体的供应商都认为,这种取代的过程得花上好一段时间。

一份来自资料储存产业顾问机构 Coughlin Associates的报告指出,全球 MRAM 市场复合年成长率(CAGR)可达50%,包括MARM与STT-MRAM在内的整体市场营收将由 2013年

的1.9亿美元,在2019年达到21亿美元。

Coughlin Associates创办人Tom Coughlin表示,MRAM一个最显著的优势是能与CMOS制程相容,此外因为该制程技术成熟,相关的整合与 3D NAND 技术比起来比较不那么令人却步。他指出,MRAM技术的演进可能会追随快闪记忆体

的脚步也就是在被广泛采用以及价格下降、储存密度提升之前,先在一些利基型应用领域赢得青睐。

Coughlin并指出,STT (Spin-Torque-Transfer,自旋力矩转移)-MRAM特别能提供在读取/写入以及耐久性方面的优势。而Gartner

分析师Brady Wang则表示,MRAM被发现用来做为固态硬碟(SSD)的快取记忆体,但其密度仍然太低,通常应用在工业领域。

MRAM胜过DRAM的优势在于其非挥发性;Wang表示,,就像NOR或NAND快闪记忆体一样,STT-MRAM能在没有持续外部供电的情况下保存资料,而且其耗电量很低。此外由于结构简单,MRAM的扩展性也优于SRAM,能提升微缩程度并可望进一步降低制造成本。

而Wang也指出,与NAND快闪记忆体相较,STT-MRAM能在没有中间的抹除步骤情况下,在储存0与1之间切换;而该抹除步骤在快闪记忆体内是不可少的,也增加了写入延迟。这使得设计STT-MRAM控制晶片相对比设计NAND快闪记忆体控制晶片简单许多。

Wang表示,目前市场上唯一生产MRAM晶片的厂商是Everspin Technologies,目前产品最大记忆体容量为64Mb;而128Mb甚至1Gb的MRAM可能会在未来两年内问世,其中1Gb产品将可望让MARM进军消费性应用。

Everspin 产品行销总监Joe O"Hare表示,其MRAM产品(该公司在5年多前就开始推出),一开始应用在工业领域;而Everspin也已看到包括工业自动化

、机器人、交通运输以及医疗等应用领域对MRAM的广泛采用。不过MRAM最大的成长动力是来自企业储存。

随着容量提升,Everspin将MRAM视为非挥发性记忆体获得进一步采用的桥梁,在能提供媲美DRAM的性能同时,也能有更多像快闪记忆体一样的储存记忆体。O"Hare表示,随着各种新兴技术出炉,MRAM可望成为永久性、高性能储存技术的关键选项。

MRAM 在企业储存领域的应用案例之一是RAID系统,O"Hare指出,这类应用的考量是要在电力丧失时迅速复原;MRAM被应用于储存元资料 (metadata)以及储存系统资料,因此如果电力中断,系统资讯仍能被保存在非挥发性MRAM,让RAID系统能更快自我重建。

O"Hare也表示,Everspin还看到MRAM在其他企业储存领域的许多应用,那些应用不需要DRAM的容量密度,但可利用非挥发性记忆体的优势;这个市场的规模很够分量,而且并不是以价格来竞争,系统的可靠度才是重要推手。

不过Objective Analysis首席分析师Jim Handy 表示,最终价格与容量密度才是决定MRAM是否能大规模取代DRAM 或SRAM的关键,虽然其低功耗特性很吸引人,但大多数企业组织并不会去做那样的整体拥有成本(TCO)估算;MRAM能在某些应用领域取代SRAM,以免除很容易出现故障的备用电池需求。

Handy指出,看重MRAM非挥发特性的产业(例如将其应用在ATM的金融业),会愿意为这种记忆体付出较高的代价;可是在目前,DRAM与快闪记忆体搭配各自的技术演进,仍扮演称职的角色,因此并没有立即性的理由被取代。

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(责任编辑:HN666)

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