Video: Basics of Nonvolatile Memories: MRAM, RRAM, and PRAM - Presented by Fatih Hamzaoglu (Mayıs 2024)
Dün, geleneksel NAND flash belleğin üreticilerinin karşılaştığı sorunlar, akıllı telefonlarımızda, tabletlerimizde ve SSD'lerimizde kullandığımız türden depolama hakkında yazdım. Flash bellek, son on yılda muazzam bir şekilde büyüdü. Fiyatlar, hızlı bir şekilde düşmeye başladığında, sabit diskleri ve çok fazla flaş kullanan kurumsal sistemleri değiştirmek için SSD'leri kullanan küçük dizüstü bilgisayarları görmenin oldukça yaygın olduğu noktaya yükseldi. Bu, daha ucuz ve daha yetenekli olan sabit disklerin yerini almadı ve değiştirmedi, ancak hem kurumsal hem de mobil depolama sistemlerine birçok avantaj getirdi. Bununla birlikte, NAND flaş için geleneksel ölçeklendirme sona eriyor gibi görünüyor ve bunun sonucunda alternatif bellek biçimleri etrafında daha fazla aktivite görüyoruz.
Bu sorunları çözmek için, geliştiriciler STT-MRAM, faz değişim hafızası ve özellikle dirençli rastgele erişimli RAM (RRAM veya ReRAM) gibi şeylere en çok dikkat çeken, geçici olmayan yeni bellek türleri oluşturmaya çalışıyorlar. Birçok farklı RRAM tipi olmasına rağmen, temel hücre genellikle bir aralayıcı malzeme ile ayrılmış bir üst ve alt elektrottan oluşur. Pozitif bir voltaj uygulandığında, iletken filamentler oluşur ve malzeme içinden akar; Negatif bir voltaj uygulandığında, filamentler kırılır ve aralayıcı bir yalıtkan olarak işlev görür.
RRAM ve diğer alternatifler genellikle ilk olarak NAND flaşın veya geleneksel DRAM'nin yerine geçmiştir, ancak en azından başlangıçta doğrudan CPU'ya (DRAM gibi) hızlı aktarım sunacak bir "depolama sınıfı hafızası" (SCM) olarak özel dikkat çekmektedir. ) daha yüksek yoğunluğa sahiptir (NAND Flash gibi). Buradaki fikir, az miktarda çok hızlı DRAM yerine daha sonra çok daha hızlı bir şekilde çok sayıda belleğe sahip olmanız ve daha büyük miktarda nispeten yavaş flaş (genellikle daha yavaş ama daha fazla kapasiteye sahip sabit sürücülerle desteklenir) olabilir. Bu çalışmayı yapmanın anahtarı, bellek parçalarını depolamak, hücreleri birbirine bağlamak ve makul bir fiyata bunu üretmek için bir yol bulmak için küçük bir "hücre boyutu" elde etmektir. Tabii ki, bu ek depolama katmanlarından yararlanmak için sistemler ve yazılımların yeniden yapılandırılması gerekecektir.
Konsept uzun süredir araştırılmaktadır. 2010 yılında, Unity Semiconductor (şimdi Rambus'a ait) 64Mb ReRAM yongası gösterdi. HP, son birkaç yıldır ReRAM'ın bir şekli olan unutkan teknolojisinden bahsediyor ve şirket, 2013 yazına kadar NAND flaşının yerini almaya başlamak üzere Hynix Semiconductor ile birlikte çalışmayı planladığını açıkladı. ancak ReRAM alanında pek çok ilerleme yaşandığı görülüyor.
Bu yılki Uluslararası Katı Haller Devreleri Konferansında (ISSCC), Toshiba ve SanDisk (flash bellekte ortak olan) bir 32 Gb ReRAM yongası sergilediler ve geçen haftaki Flash Bellek Zirvesi'nde bir çok şirket dönmekte olan yeni teknolojiler gösteriyordu. RRAM teknolojisi.
En ilginç olanlardan biri, yoğunluğu arttırmak için bir "çapraz çubuk dizisi" düzeninde birbirine bağlanan gümüş iyon bazlı RRAM hücrelerini kullanan Çapraz Çubuk'tur. Şirket, zirvede hem bellek hem de tek bir çip üzerindeki kontrolör de dahil olmak üzere bir prototip gösterdi ve teknolojinin gelecek yıl pazarlanacağını umduğunu, ancak nihai ürünlerin 2015'e kadar çıkması muhtemel olmadığını söyledi. NAND flaşınkinden daha düşük gecikme süresi sağlar ve bu teknolojiye dayanan katı hal diskleri (SSD'ler), bugünün NAND tabanlı SSD'lerde ortak olan DRAM önbelleklerini ve aşınma seviyesini gerektirmez.
Crossbar, TSMC tarafından üretilen çalışma örneklerine sahip olduğunu ve ilk ticari ürününün bir SoC'de kullanılan gömülü bir bellek olacağını söylüyor, ancak pek fazla ayrıntı açıklamadı. Bununla birlikte, şirketin yaklaşık 200 milimetre karelik 1 TB çip üretmeyi umduğu bildirildi.
Aynı zamanda teknoloji üzerinde de çalışan SK Hynix, RRAM'ın NAND'dan daha düşük gecikme süresi ve daha iyi dayanıklılık sunma konusundaki avantajlarından ve bunun depolama sınıfı bellekte nasıl bir anlam ifade ettiğinden bahsetti. RRAM cihazları bir çapraz çubuk dizisiyle veya 3D NAND gibi dikey bir diziyle oluşturulabilir, ancak her ikisinin de zorlukları vardır. Sonuç olarak, SK Hynix, büyük olasılıkla 2015 civarında, ilk RRAM cihazlarının NAND flaştan iki ila üç kat daha pahalı olacağını ve öncelikle niş yüksek performanslı uygulamalar için kullanılacağını söyledi.
Bu arada, uzayda çalışan birçok şirket var. Toshiba ve SanDisk bu yıl prototip bir yonga sergilerken, Sony 2011'den beri RRAM kağıtları gösteriyor ve 2015'te 16 Gb yonga geliştirmek için Micron ile çalışıyor. Ancak, bellek hücresi ve diziler mükemmel bir şekilde çalışsa bile, uzun zaman alacaktı. uygulanabilir hale getirmek için denetleyicileri ve bellenimi geliştirmek.
Yeni teknolojilere eşlik eden tüm yutturmaca ve yaşlıların düşündüğünden daha fazla ölçeklendirme eğilimi göz önüne alındığında, NAND flash belleğinin veya DRAM pazarlarının yakın zamanda ortadan kalkması pek muhtemel değildir ve RRAM'ın daha uzun sürmesi beni şaşırtmaz. destekçilerinin düşündüğünden daha fazla çıkar. Nihai ürünlerin gösterilmekte olan prototiplerden çok farklı olması muhtemeldir. Ancak, önümüzdeki iki ya da üç yıl içinde RRAM'ın laboratuardan ticari pazara sıçramasına neden olacağı görülüyor. Öyleyse, sistemlerin nasıl tasarlandığı üzerinde derin bir etkisi olabilir.
