新興存儲技術突破多 大規模商用待考

    最近，目前主流的DRAM、SRAM和FLASH等存儲技術一定感覺到既有近憂，又有遠慮，因為新型存儲技術PRAM(相變存儲器)、MRAM(磁性隨機存儲器)及FRAM(鐵電儲存器)表現活躍，大有取而代之的勢頭。不過，雖然上述新興技術具有很多優點，并有各自不同的取代對象，但是，它們要經歷大規模商用的考驗。 

　　新興存儲技術發展快 

　　與目前主流的存儲技術相比，PRAM、MRAM和FRAM普遍具有非易失、重復擦寫次數多等特點，它們在近兩年取得了令人興奮的發展，存儲容量不斷增加，市場也在逐步接受它們。 

　　在FRAM方面，Ramtron公司業務拓展副總裁Lee Brown向《中國電子報》記者表示，FRAM具有三個獨特的優點：無延遲(No Delay)讀/寫，FRAM以總線速度寫入數據，在掉電情況下不需要復雜的數據備份系統；幾乎具有無限的耐用性，FRAM能夠無損耗地提供無限次數的數據收集；低功耗，FRAM器件屬于RAM，并且不需要電荷泵，所以寫入周期的功耗較FLASH和EEPROM等浮動柵器件要低幾個數量級。 

　　在MRAM方面，飛思卡爾公司相關負責人告訴《中國電子報》記者，MRAM采用磁性材料，同時結合傳統的硅電路，使單個高耐用性設備既具備SRAM的速度，又擁有閃存的非易失性。這位負責人興奮地表示：“MRAM是唯一具備所有主要優良屬性的存儲器：速度、非易失性、無限持久性。該技術的主要目標之一是，將MRAM作為靈活的嵌入式存儲器集成到設備中，在我們的邏輯設備中實現增強功能。與其他非易失性存儲器技術相比，MRAM更容易集成到我們現有的邏輯工藝中，因為它位于較高的金屬層，不會影響底層晶體管。” 

　　在PRAM方面，2007年6月，英特爾公司推出了128Mb的PRAM樣片， 并計劃于今年下半年采用90nm技術進行量產。英特爾公司首席技術官Justin Rattner表示，該器件的“寫”性能比目前的NOR閃存提高了六倍，且更具“魯棒性”，能保證至少100萬次的寫循環。 

　　取代目標各有不同 

　　三種新興存儲技術各具特點，PRAM、MRAM和FRAM在未來具有不同的取代目標。 

　　英特爾公司認為，一旦DRAM和閃存遇到無法超越的工藝縮小極限，這些新興技術就將成為它們的替代品。許多技術專家認為閃存可能在45nm或35nm時達到極限。一般手機采用的是256Mb的分立式NOR閃存，在成本敏感的手機中也可能是128Mb。Rattner認為，英特爾將目前的128Mb產品只作為NOR替代品的目標是“非常恰當的”，他同時補充道：“該產品確實展示了相變技術的性能潛力。”  

　　飛思卡爾認為，目前的情況是不同類型的存儲器適合不同的應用和產品。在可預知的將來，這種情況還會繼續。這些界限的消除取決于成本、性能、容量等因素。隨著技術的成熟，MRAM占據的市場空間有望增加。所有這些存儲器技術都基于CMOS，因此具有一些共同之處。然而，每種存儲技術都具有獨特的處理步驟。東芝MRAM產品相關負責人在接受《中國電子報》記者采訪時直截了當地表示，MRAM主要的替代對象是DRAM。大多數移動設備的存儲器架構，是由高速作業用存儲DRAM和雖然速度慢、但存儲容量較大的閃存構成的。而MRAM速度快、可反復擦寫，因此最適合作為高速作業用存儲器。又因為MRAM不會揮發，所以不用像DRAM一樣升級更新，因此可以把電力消耗降低至1/10以下。 

　　FRAM一般被認為是異步SRAM的取代品。Lee Brown對此表示認同，與此同時，他表示在需要FRAM存儲器的高性能應用領域方面，FRAM也可替代一部分EEPROM和FLASH器件。新的數據記錄要求使得一些設計人員在以往使用EEPROM和FLASH器件的場合選用FRAM。在許多情況下，利用FRAM特性，能夠改進客戶的最終產品。 

　　大規模商用尚需時日 

　　相比較而言，在各種新興存儲技術中，FRAM的商用步伐最快。例如，迄今為止，Ramtron公司已經在全球范圍交付了超過1.5億個FRAM器件，而且數量還在繼續增加。但是，即使這些技術的堅定支持者也不得不承認，價格、容量等因素仍然是橫亙在大規模商用道路上的“大山”。 

　　Objective Analysis公司首席閃存分析師Jim Handy表示：“雖然PRAM、MRAM、FRAM(鐵電RAM)等所有這些技術都被吹噓成閃存達到工藝極限時的替代品，但閃存的工藝極限仍然在不斷縮小。” 

　　飛思卡爾公司負責人認為MRAM的大規模商用取決于其性能和價格。“不過目前產品還處在高價位，如何在保證高性能的同時降低成本是我們關注的問題。”這位負責人不得不承認。東芝公司負責人則認為MRAM的大規模商用取決于產品的大容量化，如果MRAM被大容量化，那么就一定可以獲得與DRAM相匹敵的市場規模。 

　　Ramtron公司對目標市場的預期在10億美元左右，該市場的組成包括：EEPROM和SRAM市場替代部分，以及由FRAM技術能力所帶來的新商機。不過Lee Brown也承認，市場的發展勢頭決定著FRAM存儲密度曲線上行的快慢速度。 

　　相關鏈接 

　　三種新存儲技術 

　　PRAM：一種非易失性存儲技術，基于硫族材料的電致相變，以前在批量生產時總是難以獲得穩定性。相變材料可呈現晶態和非晶態兩種狀態，分別代表了0和1，只要施加很小的復位電流就可以實現這兩種狀態的切換。 

　　MRAM：一種非揮發性的磁性隨機存儲器，所謂“非揮發性”是指關掉電源后，仍可以保持記憶完整，功能與FLASH雷同；而“隨機存取”是指中央處理器讀取資料時，不一定要從頭開始，隨時可用相同的速率，從內存的任何部位讀寫信息。MRAM運作的基本原理與硬盤驅動器相同。和在硬盤上存儲數據一樣，數據以磁性的方向為依據，存儲為0或1。它存儲的數據具有永久性，直到被外界的磁場影響之后，才會改變這個磁性數據。它擁有靜態隨機存儲器SRAM的高速讀取寫入能力以及動態隨機存儲器DRAM的高集成度，而且基本上可以無限次地重復寫入。 

　　FRAM：一種非易失性存儲技術。FRAM的核心技術是鐵電晶體材料。這一特殊材料使得鐵電存儲產品同時擁有隨機存取存儲器(RAM)和非易失性存儲產品的特性。鐵電晶體材料的工作原理是，當把電場加到鐵電晶體材料上，晶陣中的中心原子會沿著電場方向運動，到達穩定狀態。晶陣中的每個自由浮動的中心原子只有兩個穩定狀態。一個用來記憶邏輯中的0，另一個記憶1。中心原子能在常溫、沒有電場的情況下停留在此狀態達一百年以上。鐵電存儲器不需要定時刷新，能在斷電情況下保存數據。由于在整個物理過程中沒有任何原子碰撞，FRAM擁有高速讀寫、超低功耗和無限次寫入等超級特性。