内外存合一:非易失性UltraRAM存储器制造研究取得新进展

2022年01月12日 16:16 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

长期以来,计算机中的内存(Memory)与存储(Storage),总被视作两部分独立工作的组件。虽然一些制造商尝试将 RAM 和 NAND 的优势整合到一体封装中,但迄今为止的成效仍相对有限。好消息是,一种被称作 UltraRAM 的新型非易失性存储器,正在凸显出较大的潜力 —— 即便我们距离商用集成还有很长一段路要走。

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研究配图 - 1:设备概念示意(来自:Advanced Electronic Materials

据悉,融合型随机存取存储器并不是一个全新的想法。相关研究并未被冷落,只是到目前为止,尚未有一家公司能够将这一概念转化为成功的、广泛使用的商业产品。

本月早些时候,英国兰卡斯特大学物理与工程系的研究团队发表了一篇论文,其中详细介绍了使 UltraRAM 更接近大规模生产方面取得的重要进展。

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研究配图 - 2:硅上材料属性

UltraRAM 技术的独特之处,在于结合了闪存的非易失性和动态随机存储器(DRAM)的速度、能效、耐用性等各自优势。

这句话听起来有些耳熟,因为英特尔的傲腾(Optane)产品线,就旨在弥合 DRAM 与 NAND 之间的差距 —— 尽管成效仍相对有限。

此外三星有在研发所谓的 Z-NAND,铠侠与西部数据也希望将 XL-FLASH 集成到未来的消费 / 企业级存储解决方案中。

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研究配图 - 3:三份样品的衍射峰平面内极图

制造 UltraRAM 的材料,与用于 LED、激光器、光电二极管 / 晶体管等半导体化合物相同。

该校研究团队取得的新突破,就是在传统硅衬底上提升了它的性能表现。如果换成砷化镓晶圆,其成本将暴涨千倍。

得益于此,UltraRAM 有望成为兼具成本效益的内存解决方案。

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研究配图 - 4:数据保持 / 耐久性

更棒的是,研究团队宣称原型测试设备可达成千年的数据保持能力,且具有超千万次 P/E(编程 / 擦除)周期而不退化的耐久性。

若是能够像随机存储器(RAM)那样长寿,科技企业显然会欣然接受 UltraRAM 的商用。

此外这项技术灵活运用了所谓“共振隧穿”的量子效应,能够让势垒在施加电压的情况下从不透明变得透明。

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研究配图 - 5:制造 UltraRAM 存储单元的工艺流程

与 RAM / NAND 中使用的切换技术相比,UltraRAM 的该过程非常节能,因而有望在移动设备上取得广泛的应用,让电池的续航时间变得更长久。

最后,UltraRAM 能够运用于高 bit 密度的紧凑架构,理论上允许制造商在单个芯片中塞下更多的存储容量。不过该校研究团队坦承,他们仍需深入改进存储单元的制造工艺。

如果一切顺利,这项有趣的技术将带来巨大的内存计算潜力 —— 因为它消除了让数据在内存 / 外存之间来回传输的需求,且具有极佳的非易失性能。

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