RAM大战:RRAM vs. 3D NAND flash,赢家是……我们

你可能很快就会有一个智能手机或平板电脑拥有超过高速存储的TB级

虽然挤占了NAND​​闪存的随时随地电阻式RAM的机会很快就渺茫,未来的RAM战争意味着移动用户很可能在他们的指尖有数百GB,甚至万亿字节,存储。

由于本周公布的两项新技术,几年内,你可能就能携带拥有数百gb甚至tb超快非易失性内存的智能手机、平板电脑或笔记本电脑了。

首先,三星宣布,它现在是大规模生产的三维(3D)垂直NAND(V-NAND)芯片;然后开始向上交叉表示,它已经创造了一个原型的其电阻式随机存取存储器(RRAM)芯片

三维NAND将现在的闪存(建在水平面上)转向侧面。然后,就像微观的内存摩天大楼一样,它将它们并排堆放在一起,制造出一个密度大得多的芯片,其写入性能是现在2D(或planar) NAND的两倍,可靠性是现在的10倍。

对平面NAND创建硅闪存单元来存储数据的最密集的过程是10纳米(nm)和19nm的尺寸之间。为了让的那是多么小的一些想法,一纳米是一米的十亿分之一 - 一个人的头发比NAND厚3000次闪现着25nm工艺技术制造。有2500万个纳米的一英寸。

NAND Flash使用晶体管或电荷捕获(也称为电荷捕获闪存),用于存储数据位在一个硅电池,而RRAM采用微型传导丝线连接硅层来表示一个数据位 - 一个数字的一​​个或一个零。

在RRAM,硝酸硅的顶层创建一个导电电极,而下层是不导电的氧化硅。正电荷,从而在两个硅层,它代表了一个之间的灯丝连接;负电荷断开该长丝,产生一个电阻层或一个零。

因此,该内存技术的胜利?

这两种记忆将主导非易失性存储器市场在五年内不能确定,因为专家有多少3D(或堆叠)NAND闪存可以延长目前的NAND闪存技术的生命不同的意见。有人说,它会增长超过三星目前的24层到100多家,未来;另一些人认为它只有两个三代去,这意味着该技术将撞墙当它到达64层左右。

相比之下,RRAM一开始就具有优势。它比NAND更密集,具有更高的性能和耐久性。这意味着RRAM将能够使用只有目前NAND闪存制造商一半大小的硅片。据Crossbar首席执行官乔治•米纳西安(George Minassian)表示,最重要的是,目前的flash制造工厂不需要改变设备来制造它。

“这将花费也许在工程造价几百万美元的工厂引进它。这就是它是在我们的计划,” Minassian说。“这是关于相同的成本引入新的[NAND闪存]节点,就像去从65至45纳米节点”。

横梁宣称其RRAM技术有30纳秒的延迟时间。三星的顶级闪存,840 Pro的SSD,具有0.057毫秒的延迟。一毫秒等于千分之一秒,一纳秒等于一秒的十亿分之一 - 快一百万倍。

据Minassian,RRAM本身可以承受万写入擦除周期,这是一个多一点典型的消费级MLC(多级单元)NAND闪存能够承受今天 - 这是没有任何错误纠正码。ECC是用来升级今天的MLC NAND闪存企业级闪存卡和固态硬盘(SSD)。

事实上,交叉希望看到其量产RRAM芯片的两年。Minassian表示,他的公司已经写下在汽车行业用闪光灯制造工厂的协议,生产的芯片。他还表示,与一个更大的工厂的协议已接近达成一致。

既RRAM和3D NAND预示在存储器的性能和存储容量的巨大飞跃。交叉的RRAM承诺20倍的速度写入性能和今天的平面NAND闪存10倍的耐久性。如3D NAND,RRAM存储器芯片会被堆叠,并且1TB的模块将与类似的存储的NAND快闪模块的大约一半的尺寸,所述Minassian。

三维NAND报价倍数更大的容量。随着每一个NAND闪存“摩天大楼”一词容量增加了一倍。三星表示,其V-NAND最初将只夸能力,嵌入式系统和固态硬盘从128GB到1TB,“这取决于客户的需求。”所以,三星似乎押注降低制造成本 - 每比特的价格 - 而不是能力提高到驱动器V-NAND销售。

Crossbar的初始RRAM芯片也将能够存储多达1TB的数据,但它可以在比邮票还小的芯片上做到这一点;相当于在200毫米的正方形表面上观看250小时的高清电影。

说到性能,RRAM带来了另一个优势。今日NAND闪存芯片具有大约7MB / sec的写入速度。SSD和闪存卡可以通过并行运行的多个芯片实现400MB /秒的速度。

甲RRAM芯片拥有140MB /秒的写入速度,这是不平行的互连到多个芯片,所述Minassian。

3D NAND和RRAM据称的性能提升意味着存储设备将不再是现在的系统瓶颈。在未来,瓶颈将是总线——计算机部件之间的通信层。换句话说,如果NAND flash是一辆100英里/小时的车,而RRAM是一辆200英里/小时的车,那么如果他们所处的道路有一条限速为50英里/小时的弯道,那么他们能跑多快都没有关系。

在性能上面,RRAM使用功率的一部分来存储数据的NAND闪存的使用,这意味着它可以帮助延长电池寿命“以周,月或数年,”根据横梁。

例如,NAND闪存需要大约20伏特的电力才能将数据写入硅片。RRAM只需要4微安来写入一点数据。

交叉不单单是RRAM的发展。无论惠普和松下已经开发出自己的电阻型存储器的版本,但根据在Objective Analysis的首席分析师Jim Handy,纵横有巨大的腿与其他开发人员。

“这项技术的一个非常大的优点是选择设备内置电池。在其他RRAMs它不是,那么外在的东西(二极管或晶体管)必须是内置的。这是一个已经收到了很多的区域科研经费,但仍是许多其他技术一个棘手的问题,”他在一封电子邮件中回复说计算机世界

汉迪表示,市场对替代技术RRAM是有限的,因为闪存制造商倾向于使用他们可以逃脱,即使其他技术提供更好的性能,最廉价的技术。

RRAM有优势

RRAM是不是在眼前的记忆,只剩前进。的非易失性存储器可替代的形式,可能是未来的对手NAND和DRAM包括EverSpin的的磁阻RAM(MRAM)和相变存储器(PCM),一个存储器类型而由三星和美光追求的。还有赛道存储器,石墨烯内存和忆阻器,惠普自己的类型RRAM的。

王宗尧,创始人及首席分析师研究公司Forward见解,认为交叉的RRAM是一个可行的产品,可能有一天会挑战NAND,“当我说NAND,我的意思是三维NAND也一样,”他说。

赛道内存仍然有至少五年去走之前它甚至是可行的。“现在,它看起来像一个有趣的概念,无论它最终成为未来商业化或不被远,” Wong说。

“相变......,好了,有一些在那里,但问题是,它是否适合在内存市场在哪里?现在,这是一个NOR更换,”绦纶。“它的性能和耐用性是一样的NOR,NAND没有。

“一般情况下,当你看着别人......吹捧RRAM,有很多的怀疑,但是当我们看着交叉开关和它的技术,我们发现它很有趣,”他说。

汉迪也认为,用硅制成,像交叉的RRAM存储,将继续主宰内存市场,因为代工厂已经配备使用它,这是一个廉价的材料。

“硅将保留其在新材料的主导地位,只要是可以的,直到三维NAND运行蒸汽,目前看起来它会发生两到三个世代的出2D用完蒸汽后,像交叉的技术将扮演一个利基作用,这是从哪儿当今市场是两到三年的过程几代了,” Handy表示。

NAND闪存制程技术已推进每12个月左右。例如,英特尔即将从19nm工艺节点移动到14nm以下。这意味着它可以在两到三年运行蒸汽出来。

不是每个人都同意三维NAND有这样一个有限的寿命。

吉尔李,高级主管,并在应用材料公司的技术人员的主要成员,认为三维NAND可能增长到超过100层深。应用材料公司提供的机器为半导体行业做出两种NAND闪存和RRAM。

“移动到3D允许NAND技术持续缩小。这能走多远?我觉得可以走很远,”他说。

李先生说,他已经看到,拍摄3D NAND了128个对或层制造工厂的路线图。

Lee说,第一代3D NAND是在低于20nm的节点2D NAND之后推出的,深度为24层,但由于3D NAND的密度更高,它将使每位内存的生产成本降低约30%。

消费者是否会看到NAND闪存具有更大的密度,或制造工厂将继续简单地以更低的成本创建相同的内存容量,将达到行业,李说。

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