Rram: ang paparating na alternatibo sa memorya ng flash

Kahapon, isinulat ko ang tungkol sa mga problema na kinakaharap ng mga gumagawa ng tradisyonal na memorya ng flash ng NAND, ang uri ng imbakan na ginagamit namin sa aming mga smartphone, tablet, at SSD. Ang memorya ng flash ay lumago nang labis sa nakaraang dekada. Ang pagdami ay nadagdagan dahil ang mga presyo ay mabilis na bumagsak sa punto kung saan ito ay karaniwang pangkaraniwan upang makita ang mga maliliit na notebook na gumagamit ng SSD upang mapalitan ang mga hard drive at mga sistema ng negosyo na gumagamit ng maraming flash. Ito ay hindi - at hindi - papalitan ang mga hard drive, na nananatiling mas mura at mas kapasidad, ngunit nagdala ito ng maraming pakinabang sa parehong mga sistema ng negosyo at mobile storage. Gayunpaman, ang tradisyonal na pag-scale para sa NAND flash ay tila nagwawakas, at bilang isang resulta, nakakakita kami ng mas maraming aktibidad sa paligid ng mga alternatibong anyo ng memorya.

Upang matugunan ang mga isyung ito, sinubukan ng mga developer na lumikha ng mga bagong uri ng di-pabagu-bago na memorya, na may pinaka-pansin na pagpunta sa mga bagay tulad ng STT-MRAM, memorya ng pagbabago ng phase, at lalo na lumalaban sa random-access RAM (RRAM o ReRAM). Bagaman maraming iba't ibang uri ng RRAM, ang pangunahing cell ay karaniwang binubuo ng isang tuktok at ilalim na elektrod na pinaghiwalay ng isang spacer material. Kapag ang isang positibong boltahe ay inilalapat, ang formive na filament form at kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng materyal; kapag ang isang negatibong boltahe ay inilalapat, ang mga filament ay nasira at ang spacer ay kumikilos bilang isang insulator.

Ang RRAM at ang iba pang mga kahalili ay madalas na unang naglihi bilang mga kapalit para sa NAND flash o para sa tradisyonal na DRAM, ngunit hindi bababa sa una ay nakakakuha ng partikular na pansin bilang isang "memorya ng memorya ng klase" (SCM) na mag-aalok ng mabilis na paglipat nang direkta sa CPU (tulad ng DRAM ) may mas mataas na density (tulad ng NAND Flash). Ang ideya ay maaari kang magkaroon ng maraming imbakan na na-access nang napakabilis, sa halip na isang maliit na halaga lamang ng napakabilis na DRAM at pagkatapos ay isang mas malaking halaga ng medyo mabagal na flash (kadalasang nai-back up kahit na mas mabagal ngunit mas capacious hard drive). Ang susi sa paggawa ng gawaing ito ay nakakakuha ng isang maliit na "laki ng cell" para sa pag-iimbak ng mga piraso ng memorya, pagkonekta sa mga cell, at paghahanap ng isang paraan upang maisagawa ito sa isang makatuwirang presyo. Siyempre, ang mga system at software ay kailangan ding muling ma-architected upang samantalahin ang mga karagdagang tier ng imbakan.

Ang konsepto ay sa ilalim ng pananaliksik sa loob ng mahabang panahon. Bumalik noong 2010, ang Unity Semiconductor (na pag-aari ngayon ng Rambus) ay nagpakita ng isang 64Mb ReRAM chip. Pinag-uusapan ng HP ang tungkol sa teknolohiyang memristor nito, isang anyo ng ReRAM, sa huling ilang taon, at inihayag ng kumpanya ang isang plano upang gumana sa Hynix Semiconductor upang maglunsad ng kapalit para sa NAND flash sa tag-init 2013. Iyon ay malinaw na hindi pa nangyari. ngunit maraming pag-unlad ay tila nangyayari sa larangan ng ReRAM.

Sa International Solid States Circuits Conference (ISSCC) ngayong taon, sina Toshiba at SanDisk (na mga kasosyo sa flash memory), ay nagpakita ng isang 32Gb ReRAM chip, at sa Flash Memory Summit noong nakaraang linggo, ang ilang mga kumpanya ay nagpapakita ng mga bagong teknolohiya na umiikot sa paligid Teknolohiya ng RRAM.

Ang isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw ay ang Crossbar, na gumagamit ng mga cell na R-based na batay sa pilak na konektado sa isang layout ng "crossbar array" upang madagdagan ang density. Nagpakita ang kumpanya ng isang prototype, kasama ang parehong memorya at isang magsusupil sa isang maliit na chip sa rurok, at sinabi na umaasa ang teknolohiya na ma-komersyal sa susunod na taon, kahit na sa mga pangwakas na produkto ay malamang na hindi lilitaw hanggang 2015. Ang sabi ng Crossbar ay mayroong 50 beses na mas mababa ang latency kaysa sa NAND flash, at ang solid-state disks (SSDs) batay sa teknolohiyang ito ay hindi mangangailangan ng mga DRAM cache at magsuot ng leveling na karaniwan sa mga SSD na nakabase sa NAND.

Sinasabi ng Crossbar na ito ay nagtatrabaho ng mga sample na ginawa ng TSMC at ang una nitong produktong komersyal ay magiging isang naka-embed na memorya na ginamit sa isang SoC, ngunit hindi ito inihayag ng maraming mga detalye. Gayunpaman, iniulat na ang kumpanya ay umaasa na makagawa ng isang 1Tb chip na sumusukat tungkol sa 200 square square.

Ang SK Hynix, na nagtatrabaho din sa teknolohiya, ay napag-usapan ang mga pakinabang ng RRAM sa pag-alok ng mas mababang latency at mas mahusay na pagbabata kaysa sa NAND at kung paano nagkakaroon ng kamalayan sa memorya ng pag-iimbak ng klase. Ang mga aparato ng RRAM ay maaaring mabuo gamit ang isang crossbar array o may isang vertical na hanay tulad ng 3D NAND, ngunit kapwa may mga hamon. Bilang isang resulta, sinabi ng SK Hynix na ang mga unang aparato ng RRAM, na pinaka-malamang sa paligid ng 2015, ay magiging dalawa hanggang tatlong beses na mas mahal kaysa sa NAND flash at gagamitin lalo na para sa mga angkop na aplikasyon ng mataas na pagganap.

Samantala, maraming iba pang kumpanya ang nagtatrabaho sa kalawakan. Habang ang Toshiba at SanDisk ay nagpakita ng isang prototype chip sa taong ito, ipinakita ng Sony ang mga papel ng RRAM mula noong 2011 at nagtatrabaho sa Micron upang makabuo ng isang 16Gb chip noong 2015. Ngunit kahit na ang memorya ng cell at mga arrays ay gumana nang perpekto, kakailanganin pa rin ng mahabang panahon upang mabuo ang mga magsusupil at firmware upang gawin itong mabubuhay.

Ibinigay ang lahat ng hype na sumama sa mga bagong teknolohiya at ang pagkahilig para sa mga matatanda na mas malaki ang sukat kaysa sa iniisip ng mga tao, malamang na ang NAND flash memory o DRAM market ay mawawala sa anumang oras sa lalong madaling panahon, at hindi ito magtataka sa akin na makita ang RRAM na mas matagal sa mag-alis kaysa sa iniisip ng mga tagasuporta nito. Ang mga panghuling produkto ay malamang na naiiba mula sa mga prototyp na ipinapakita ngayon. Ngunit nagsisimula itong lumitaw na ang RRAM ay gagawa ng paglukso mula sa lab hanggang sa komersyal na pamilihan sa ibang pagkakataon sa susunod na dalawa o tatlong taon. Kung gayon, maaari itong magkaroon ng malalim na epekto sa kung paano dinisenyo ang mga system.