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新型存储器技术未来将主导存储器市场

导读: 本所谈及的新存储器和架构,尽管目前尚未广泛采用,但许多人认为改变不可避免。

存储器主导着许多SoC,我们很少听说某个设计包含太多的存储器。然而,存储器消耗了大部分的系统功耗,虽然这对于许多系统可能不是关键问题,但是对于物联网(IoT)边缘设备而言,总功耗是非常重要的。

几乎所有系统的存储需求都在变化。虽然新的存储器和存储器架构已经筹划了很长时间,但仍未被广泛采用。然而,许多业内人士认为临界点已然将近。

过去50年中,SRAM和DRAM已经成为存储器层次结构的主力,FLASH最近几年也在加入了“战场”。所有这些存储结构在往较小的几何结构缩放的过程中都存在问题,部分是因为它们都是平面结构。新的基于电阻开关的存储技术是金属层结构,消除了许多制造问题。因此,尽管我们今天可能不愿意采用它们,但它们可能是适合未来几代产品的唯一的存储技术。

新型存储器技术未来将主导存储器市场

图1:存储器分类

引人注目的新存储器包括:相变存储器(PCM)、铁电存储器(FeRAM)、磁阻RAM(MRAM)、电阻RAM(RRAM或 ReRAM)、自旋转移力矩RAM(STT-RAM)、导电桥RAM(CBRAM)、氧化物电阻存储器(OxRAM)。

Rambus公司的杰出发明家和营销方案副总裁Steven Woo说:“经典存储架构中有一个需要填补的空白。这些新型存储器中有一两种会生存下来,可能是3D XPoint(英特尔和镁光公司研发的PCM)、ReRAM、MRAM,也可能是其他的存储器,我不知道。关键问题是哪种会脱颖而出。但这主要由在给定性能参数范围内的数据输入输出确定。”

与性能直接相关的是功耗。 Adesto首席技术官Gideon Intrater说:“在给定功耗下的性能是一个非常重要的因素。在不同的应用中,存储器的用途非常不同,而且需求也是变化的。没有一个解决方案可以解决所有问题。”

那么,存储器子系统消耗了多少能量? Sonics的首席技术官Drew Wingard说:“我们对于特定应用芯片的统计数据已经搜集完成,得到了计算系统的数据,即各个系统占功耗的百分比。这些数字往往包括内存子系统。当你一层层剥开其神秘面纱后,你会看到许多架构的存储器功耗,存储器功耗大约占总功耗的1/3至1/2。”

功耗和非易失性是FLASH存储器吸引人的因素。Synopsys公司IP部门高级产品营销经理Faisal Goriawalla说:“许多物联网设备依赖能量采集器,所以客户关注的是总功耗。设想一下,RFID标签。这些无源标签用于销售终端,不是用电池供电,而是从读取器的RF场获取能量,因此功率约束非常严格。”

物联网设备的另一个驱动力是成本。Cadence公司存储器和存储接口产品营销部门总监Lou Tero表示:“如果把存储器放在芯片上,就会删除引脚,降低了系统的成本。另一方面是硅面积增加。这是典型的SRAM。但是,如果需要嵌入式Flash,则需要一个特殊过程,成本十分昂贵。如果把所有的存储器都放在芯片裸片上,就会降低材料成本。如果需要放置比芯片裸片适合的更高的密度,那么就必须离开芯片。”

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