由中國計算機學會信息存儲技術(shù)專業(yè)委員會、中國教育部信息存儲系統(tǒng)重點實驗室和DOIT、存儲在線共同舉辦的2016中國閃存峰會在京召開,主題為“關(guān)鍵之年,讓閃存綻放”,來自產(chǎn)業(yè)界的眾多嘉賓圍繞閃存技術(shù)本身將如何演變與發(fā)展,以及閃存競爭的其它存儲芯片技術(shù),存儲系統(tǒng)將會怎樣發(fā)展這些熱點問題進行了精彩的分享。

武漢光電國家實驗室信息存儲材料研究所所長繆向水講述了相變存儲發(fā)展趨勢,以下為整理內(nèi)容:

相變存儲器原理。相變半導體材料在電流穿過的時候,使材料原子發(fā)生無序到有序的排列。當從有序到無序的排列時,電子穿過的時候會有阻力,引起的阻力大小和電阻的大小。再通過檢測電阻的大小來檢測0和1。它的主要特點為尺寸越小操作電流越小,對高密度非常有用。

繆向水解釋稱:“因為尺寸小的情況下,它的容量越大,假如說容量大的話你要求它的電壓大也是不現(xiàn)實的,所以說必須操作電流小。動態(tài)數(shù)據(jù)范圍,差別很大,最大可以到100萬倍?!?/p>

國際半導體工業(yè)協(xié)會認為相變存儲器有可能取代閃存和DRAM等目前主流產(chǎn)品,成為未來存儲器的主流產(chǎn)品。

關(guān)于相變存儲器技術(shù)的國際研究機構(gòu)有英特爾,三星和IBM等。國內(nèi)有兩家,華中科技大學和武漢新芯合作,另一個就是中科院衛(wèi)星所與SMIC的合作。

相變存儲器的應用。2011年三星在手機上采用了1GB的相變存儲器芯片。2011年美光將8GB芯片用于PRAM SSD。2013年諾基亞Asha手機使用美光 1GB芯片,2016年5月份IBM將其用于服務器。

三星2550手機采用512MB PCRAM發(fā)現(xiàn)存儲速度比閃存快了200-1000倍,PCRAM是隨機存儲器,延時為DRAM的級別?,F(xiàn)在的相變存儲器的時間大概是100納秒左右,DRAM為60納秒,但比閃存快了很多,可用作混合存儲器。

PCRAM在2011年很火,后面沉浸了幾年,2015年P(guān)CRAM有了新的機遇——3D Xpoint,采用交叉點陣結(jié)構(gòu)。因為想在三維里面疊層,而3D NAND的技術(shù)也還是閃存的技術(shù),仍然逃不過未來的物理極限。相變存儲器假如說采用了空間堆疊結(jié)構(gòu),存儲容量會增大,速度會更快。未來形成3D空間結(jié)構(gòu),必須得利用交叉點陣的結(jié)構(gòu),以前的結(jié)構(gòu)已經(jīng)不適應三層疊加。

以前的相變存儲器一般利用三極管,整個面積會很大,三維堆疊很困難?,F(xiàn)在的3D Xpoint存儲單元可以獨立進行讀寫,速度是現(xiàn)有閃存1000倍,存儲密度是現(xiàn)在DRAM的5-10倍。主要優(yōu)點是解決工藝問題和電串擾和熱串擾技術(shù)。

今年5月份,IBM開始了研究,在一個單元里面訪問3個比特,這是重要的里程碑,相變存儲器相對DRAM成本降低接近閃存,容量和速度方面有很大的提升。

對于相變存儲器的未來發(fā)展??娤蛩硎荆郧岸颊f要Scaling down,22納米容量要做到8GB容量,現(xiàn)在的思路是利用多值存儲,或者說三維的堆疊,這是發(fā)展趨勢。另外還要減少操作電流,降低功耗。

結(jié)構(gòu)設計方面減少接觸面積,現(xiàn)在的思路是做納米相變存儲器。還有界面相變存儲器,利用界面來實現(xiàn)相變存儲。關(guān)于抑制組織漂移和熱串擾問題也有了更好的解決方法——采用控制算法和容錯算法抑制組織漂移,采用熱導率優(yōu)化,利用超晶格和界面的影響,改變熱串擾問題,提高器件的可靠性。

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崔歡歡

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