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揭秘可变成处理器的存储器

导读: 新加坡南洋理工大学、德国亚琛工业大学和尤利希研究中心的科学家团队找到了一种方法让记忆芯片执行传统上由处理器完成的计算任务。这意味着存储芯片能在存储数据的同一位置处理数据,将有助于创造出更小更快更薄的移动设备和计算机,通过减少处理器而节省空间。

新加坡南洋理工大学、德国亚琛工业大学和尤利希研究中心的科学家团队找到了一种方法让记忆芯片执行传统上由处理器完成的计算任务。这意味着存储芯片能在存储数据的同一位置处理数据,将有助于创造出更小更快更薄的移动设备和计算机,通过减少处理器而节省空间。

新的计算电路使用了SanDisk和松下等公司研发的电阻式随机存取内存(ReRAM)芯片,研究显示ReRAM芯片不仅可以储存数据,还可以处理数据。研究报告发表在《Scientific Reports》期刊上。

揭秘可变成处理器的存储器

什么是ReRAM?

ReRAM(可变电阻式存储器),将DRAM的读写速度与SSD的非易失性结合于一身。换句话说,关闭电源后存储器仍能记住数据。如果ReRAM有足够大的空间,一台配备ReRAM的PC将不需要载入时间。

ReRAM一直被认为是未来闪存的替代方案,能在单块芯片上存储1T数据,存取速率比闪存快20倍。典型的ReRAM由两个金属电极夹一个薄介电层组成,介电层作为离子传输和存储介质。选用材料的不同会对实际作用机制带来较大差别,但本质都是经由外部刺激(如电压)引起存储介质离子运动和局部结构变化,进而造成电阻变化,并利用这种电阻差异来存储数据。

一个典型的ReRAM单元具有一个转换材料,它具有不同的电阻特性,并且被夹在两个金属电极之间。ReRAM的转换效应是基于在电场或者高温的影响下产生的离子运动以及转换材料存储离子分布的能力而实现的,从而引发设备电阻的可度量变化。

有很多不同的方法来实现ReRAM,它们采用不同的转换材料和内存单元组织结构。不同的材料所具有的不同变量可以导致显著的性能差异。ReRAM技术最常见的挑战在于热敏度、与标准CMOS技术和制造工艺的整合、以及每一个ReRAM单元的选择机制。

揭秘可变成处理器的存储器

ReRAM内存的性能和比特/尺寸密度取决于内存单元的内联方式。嵌入式低延滞、高速内存可以通过用一个晶体管对每一个内存单元进行单独控制来实现。在1T1R(每1个ReRAM单元有一个晶体管)的阵列组织结构中,内存的总体积由晶体管的体积所决定。高密度存储级内存要求一个密度高得多的内存阵列组织结构来实现成本效益,这就要求能够用一个单一的晶体管来连接成千上万的内存单元。这种1TnR组织结构只有当ReRAM单元具有某种内建的选择机制,可以单独地、或者不指定地选择ReRAM单元时才有可能实现。

ReRam通过改变cell的电阻来存储数据。目前有各种各样ReRam技术正在开发之中,包括相变内存(PCM)和惠普Memristor技术。

随着更多细节的透露,我们期待这个行业将形成良性竞争态势。

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