Rram: alternativa care vine la memoria flash

Ieri, am scris despre problemele cu care se confruntă producătorii de memorie flash NAND tradiționale, felul de spațiu de stocare pe care îl folosim în smartphone-urile, tabletele și SSD-urile noastre. Memoria flash a crescut enorm în ultimul deceniu. Densitatea a crescut pe măsură ce prețurile au scăzut rapid până la punctul în care acum este destul de comun să vedeți notebook-uri mici care folosesc SSD-uri pentru a înlocui hard disk-urile și sistemele enterprise care folosesc mult flash. Acest lucru nu - și nu va înlocui hard disk-urile, care rămân mai ieftine și mai capabile, dar a adus o mulțime de avantaje atât pentru sistemele de stocare pentru întreprindere cât și pentru cele mobile. Cu toate acestea, scalarea tradițională a blițului NAND pare să se încheie și, în consecință, vedem mult mai multă activitate în jurul formelor alternative de memorie.

Pentru a rezolva aceste probleme, dezvoltatorii au încercat să creeze noi tipuri de memorie non-volatile, cu cea mai mare atenție adresându-se lucrurilor precum STT-MRAM, memorie de schimbare de fază și mai ales RAM cu acces aleatoriu rezistent (RRAM sau ReRAM). Deși există multe tipuri diferite de RRAM, celula de bază constă de obicei dintr-un electrod de sus și de jos, separat de un material distanțator. Când se aplică o tensiune pozitivă, se formează filamente conductoare și curge curent prin material; când se aplică o tensiune negativă, filamentele sunt rupte și distanțierul acționează ca un izolator.

RRAM și celelalte alternative au fost adesea concepute pentru prima dată ca înlocuitori pentru flash NAND sau pentru DRAM tradițional, dar cel puțin inițial primesc o atenție deosebită ca „memorie de clasă de stocare” (SCM) care ar oferi un transfer rapid direct la CPU (cum ar fi DRAM) au densitate mai mare (cum ar fi blițul NAND). Ideea este că ai putea accesa foarte mult spațiu de stocare foarte repede, în loc de doar o cantitate mică de DRAM foarte rapid și apoi o cantitate mai mare de bliț relativ mai lent (de obicei, este susținut cu hard disk-uri chiar mai lente, dar mai capabile). Cheia pentru realizarea acestei lucrări este obținerea unei „dimensiuni celulare” mici pentru stocarea biților de memorie, conectarea celulelor împreună și găsirea unei modalități de fabricare a acestui lucru la un preț rezonabil. Desigur, sistemele și software-ul ar trebui, de asemenea, re-arhivate pentru a profita de aceste niveluri suplimentare de stocare.

Conceptul este cercetat de mult timp. În 2010, Unity Semiconductor (acum deținut de Rambus) a prezentat un cip ReRAM de 64Mb. HP a vorbit despre tehnologia sa memristor, o formă ReRAM, în ultimii ani, iar compania a anunțat un plan de a lucra cu Hynix Semiconductor pentru a lansa un înlocuitor pentru flash NAND până în vara anului 2013. Acest lucru nu s-a întâmplat încă, dar multe progrese par să se întâmple în domeniul ReRAM.

În cadrul Conferinței Internaționale a Circuitelor Solidelor Internaționale (ISSCC) din acest an, Toshiba și SanDisk (care sunt parteneri în memoria flash), au afișat un cip ReRAM de 32 Gb, iar la Summit-ul Flash Memory de săptămâna trecută, o serie de companii arătau noi tehnologii în jurul valorii de Tehnologia RRAM

Una dintre cele mai interesante este Crossbar, care folosește celule RRAM bazate pe ioni de argint conectate între ele într-un layout „transversal” pentru a crește densitatea. Compania a arătat un prototip, care include atât memoria, cât și un controler pe un singur cip la summit și spune că speră că tehnologia va fi comercializată anul viitor, deși produsele finale nu vor apărea probabil până în 2015. Crossbar spune că RRAM are 50 de o latență de ori mai mică decât blițul NAND și faptul că discurile de stare solidă (SSD) bazate pe această tehnologie nu vor necesita memoriile în cache DRAM și nivelul de uzură comun pentru SSD-urile bazate pe NAND de astăzi.

Crossbar spune că are mostre de lucru fabricate de TSMC, iar primul său produs comercial va fi o memorie încorporată folosită pe un SoC, dar nu a dezvăluit multe detalii. Totuși, sa raportat că compania speră să producă un cip de 1Tb care măsoară aproximativ 200 de milimetri pătrați.

SK Hynix, care lucrează și la tehnologie, a vorbit despre avantajele RRAM în oferirea unei latențe mai mici și a unei rezistențe mai bune decât NAND și a modului în care acest lucru are sens în memoria clasei de stocare. Dispozitivele RRAM pot fi formate cu un tablou transversal sau cu un tablou vertical precum 3D NAND, dar ambele au provocări. Drept urmare, SK Hynix a spus că primele dispozitive RRAM, cel mai probabil în jurul anului 2015, vor fi de două până la trei ori mai scumpe decât blițul NAND și vor fi utilizate în principal pentru aplicații de înaltă performanță.

Între timp, multe alte companii lucrează în spațiu. În timp ce Toshiba și SanDisk arătau un cip prototip în acest an, Sony arată documente RRAM încă din 2011 și lucrează cu Micron pentru a dezvolta un cip de 16 Gb în 2015. Dar chiar dacă celula de memorie și matricile ar funcționa perfect, ar mai dura mult timp pentru a dezvolta controlerele și firmware-ul pentru a le face viabile.

Având în vedere toate ipotezele care însoțesc noile tehnologii și tendința celor mai vechi de a se extinde la scară mai mare decât cred oamenii, este puțin probabil ca memoria flash NAND sau piețele DRAM să dispară în curând și nu m-ar surprinde să văd RRAM să dureze mai mult decolează decât cred credincioșii săi. Este posibil ca produsele finale să fie foarte diferite de prototipurile prezentate acum. Dar începe să apară că RRAM va face saltul de la laborator pe piața comercială cândva în următorii doi sau trei ani. Dacă da, ar putea avea un impact profund asupra modului în care sunt proiectate sistemele.