NAND閃存窮途末路 下一代閃存技術(shù)百花齊放

　　由于閃存技術(shù)的發(fā)展，閃存正從U盤、MP3走向電腦、存儲陣列等更廣泛的領(lǐng)域。雖然其速度較以往的機械硬盤有了較大幅度的提升，但縱觀整個計算架構(gòu)，閃存仍舊是計算系統(tǒng)中比較慢的部分。況且目前主流的MLC和TLC在寫入壽命上都還不盡如人意，并且隨著工藝水平的提升，其壽命和良率還有越來越糟的傾向。閃存生產(chǎn)線已經(jīng)達(dá)到15nm的水平，存儲密度難在攀升、壽命卻大幅下降。所以業(yè)界各個巨頭都在積極研究下一代非易失性存儲技術(shù)。

　　日前，鎂光在IEEE IEDM 2014(國際電子設(shè)備大會)上就公布了其最新的可變電阻式存儲(ReRAM)技術(shù)的最新進(jìn)展。美光在大會上展出了其最新的27nm RAM顆粒，顆粒容量16Gb(2GB)，核心面積168平方毫米，采用3層銅互連技術(shù)。而展出的芯片使用的是DDR接口，未來可以方便的更換其他接口。

　　由于只是用了27nm工藝制造，新的ReRAM在DieSize上相對于現(xiàn)在的NAND閃存并無優(yōu)勢，但在性能上，新的ReRAM卻非常耀眼。根據(jù)鎂光透露的消息，新的ReRAM可以承受10萬次寫入和百億次讀取;而更加難能可貴的是，ReRAM在目前就已經(jīng)達(dá)到了900MB/s的讀取速度和180MB/s的寫入速度，讀寫延遲分別為2微秒和11.7微秒。在存儲結(jié)構(gòu)上，ReRAM可以在2個cell里存儲3個bit，這一點介于目前的SLC和MLC之間。

　　由于未來的閃存標(biāo)準(zhǔn)還沒有最終確定，因此，發(fā)力研究下一代閃存的企業(yè)和候選技術(shù)并不只此一家。

　　另一家名為Crossbar的新型科技公司正在研究一種名為RRAM的非易失性存儲。雖然Crossbar并沒有給出他們技術(shù)的具體性能，不過公司宣稱其RRAM的擦寫次數(shù)可以達(dá)到億次級，并且可以在300攝氏度以下正常工作。而與目前NAND閃存工藝越高壽命越短行程對比的是，Crossbar的RRAM技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)演進(jìn)路徑下至少可以發(fā)展到4-5nm的水平。

　　當(dāng)然，除了這些看似很遙遠(yuǎn)的技術(shù)，同樣屬于非易失性存儲的相變內(nèi)存(PCM)也是下一代閃存標(biāo)準(zhǔn)的有力競爭者。而且推崇這一技術(shù)的IBM已經(jīng)開始著手研究如何利用相變內(nèi)存替代現(xiàn)有NAND閃存的方案了。相對于現(xiàn)有NAND閃存，相變內(nèi)存的擦寫次數(shù)可以達(dá)到百萬次級別，并且在速度上交傳統(tǒng)閃存有上百倍的提升。當(dāng)然更重要的是，鎂光等廠商已經(jīng)開始量產(chǎn)地規(guī)格的相變內(nèi)存芯片。并且業(yè)界也已經(jīng)有一些采用相變內(nèi)存的實際產(chǎn)品。

　　隨著NAND閃存在工藝進(jìn)步下逐漸達(dá)到壽命臨界點，新的閃存技術(shù)正在不斷涌現(xiàn)。而這些技術(shù)最大的目標(biāo)就是要在提高速度和壽命的前提下，繼續(xù)推動摩爾定律向前發(fā)展，并為未來制程演進(jìn)做好準(zhǔn)備。相信2015年更多新類型的非易失性存儲新品將出現(xiàn)在市場上和實驗室里.

　　由于閃存技術(shù)的發(fā)展，閃存正從U盤、MP3走向電腦、存儲陣列等更廣泛的領(lǐng)域。雖然其速度較以往的機械硬盤有了較大幅度的提升，但縱觀整個計算架構(gòu)，閃存仍舊是計算系統(tǒng)中比較慢的部分。況且目前主流的MLC和TLC在寫入壽命上都還不盡如人意，并且隨著工藝水平的提升，其壽命和良率還有越來越糟的傾向。閃存生產(chǎn)線已經(jīng)達(dá)到15nm的水平，存儲密度難在攀升、壽命卻大幅下降。所以業(yè)界各個巨頭都在積極研究下一代非易失性存儲技術(shù)。

　　日前，鎂光在IEEE IEDM 2014(國際電子設(shè)備大會)上就公布了其最新的可變電阻式存儲(ReRAM)技術(shù)的最新進(jìn)展。美光在大會上展出了其最新的27nm RAM顆粒，顆粒容量16Gb(2GB)，核心面積168平方毫米，采用3層銅互連技術(shù)。而展出的芯片使用的是DDR接口，未來可以方便的更換其他接口。

　　由于只是用了27nm工藝制造，新的ReRAM在DieSize上相對于現(xiàn)在的NAND閃存并無優(yōu)勢，但在性能上，新的ReRAM卻非常耀眼。根據(jù)鎂光透露的消息，新的ReRAM可以承受10萬次寫入和百億次讀取;而更加難能可貴的是，ReRAM在目前就已經(jīng)達(dá)到了900MB/s的讀取速度和180MB/s的寫入速度，讀寫延遲分別為2微秒和11.7微秒。在存儲結(jié)構(gòu)上，ReRAM可以在2個cell里存儲3個bit，這一點介于目前的SLC和MLC之間。

　　由于未來的閃存標(biāo)準(zhǔn)還沒有最終確定，因此，發(fā)力研究下一代閃存的企業(yè)和候選技術(shù)并不只此一家。

　　另一家名為Crossbar的新型科技公司正在研究一種名為RRAM的非易失性存儲。雖然Crossbar并沒有給出他們技術(shù)的具體性能，不過公司宣稱其RRAM的擦寫次數(shù)可以達(dá)到億次級，并且可以在300攝氏度以下正常工作。而與目前NAND閃存工藝越高壽命越短行程對比的是，Crossbar的RRAM技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)演進(jìn)路徑下至少可以發(fā)展到4-5nm的水平。

　　當(dāng)然，除了這些看似很遙遠(yuǎn)的技術(shù)，同樣屬于非易失性存儲的相變內(nèi)存(PCM)也是下一代閃存標(biāo)準(zhǔn)的有力競爭者。而且推崇這一技術(shù)的IBM已經(jīng)開始著手研究如何利用相變內(nèi)存替代現(xiàn)有NAND閃存的方案了。相對于現(xiàn)有NAND閃存，相變內(nèi)存的擦寫次數(shù)可以達(dá)到百萬次級別，并且在速度上交傳統(tǒng)閃存有上百倍的提升。當(dāng)然更重要的是，鎂光等廠商已經(jīng)開始量產(chǎn)地規(guī)格的相變內(nèi)存芯片。并且業(yè)界也已經(jīng)有一些采用相變內(nèi)存的實際產(chǎn)品。

　　隨著NAND閃存在工藝進(jìn)步下逐漸達(dá)到壽命臨界點，新的閃存技術(shù)正在不斷涌現(xiàn)。而這些技術(shù)最大的目標(biāo)就是要在提高速度和壽命的前提下，繼續(xù)推動摩爾定律向前發(fā)展，并為未來制程演進(jìn)做好準(zhǔn)備。相信2015年更多新類型的非易失性存儲新品將出現(xiàn)在市場上和實驗室里。