Panasonic планирует в нынешнем году наладить коммерческий выпуск резистивной памяти (ReRAM). Это дает энергонезависимой памяти (NVRAM) преимущество в гонке технологий, призванных заменить собой NAND флеш-память. Что же такое ReRAM и чем она лучше флеш-памяти?
Минимальный размер флеш-чипа ограничен 10 нанометрами, и даже до 19 нанометров его уменьшить сложно. Но чем же можно заменить флеш-память? Резистивная память (ReRAM или RRAM), которую вскоре планируется запустить в коммерческое производство, имеет несколько преимуществ по сравнению с флеш-памятью. Эти преимущества делают ее одним из самых вероятных кандидатов на звание лидера в глобальной гонке технологий энергонезависимой памяти.
Недостатки флеш-памяти
Флеш-память, как и DRAM, хранит биты в виде электрических зарядов. По мере уменьшения размера флеш-чипов увеличивается количество битов на одну ячейку и сокращается количество электронов, отвечающих за хранение бита.
В результате в какой-то момент электронов становится настолько мало, что безошибочное считывание и надежное хранение данных оказываются невозможны. Улучшенная обработка сигналов и технология ECC помогают решить эту проблему, но в свою очередь тоже имеют определенные издержки.
Что такое ReRAM?
ReRAM предусматривает хранение бита с помощью электрически изменяемого сопротивления (а не электрического заряда): высокое сопротивление соответствует единице, низкое — нулю. Сопротивление легче измерить, чем количество электронов в облаке, где их насчитывается несколько сотен.
Сопротивление изменяется за счет приложения определенного напряжения, которое в данном случае работает как своеобразный переключатель. Одно из преимуществ технологии заключается в том, что для изменения сопротивления требуется гораздо меньшее напряжение, чем для записи данных во флеш-память. Это особенно удобно для устройств малой мощности.
Для производства ReRAM можно использовать различные материалы. Некоторые характеризуются повышенной долговечностью (до нескольких миллионов циклов перезаписи) и надежностью по сравнению с флеш-памятью, другие обеспечивают скорость передачи данных, сравнимую с DRAM.
В числе других преимуществ резистивной памяти:
• Высокая плотность. Тайваньские ученые доказали, что стандартные процессы могут использовать микроскопические ячейки резистивной памяти. • Низкая стоимость. По данным экспериментов, производство ReRAM требует меньшего количества этапов, чем производство флеш-памяти, да и сам процесс оказывается значительно проще. • Долгий срок службы. Некоторые виды резистивной памяти выдерживают до нескольких миллионов циклов перезаписи, в то время как многоуровневая флеш-память (MLC) — всего 10 тысяч. • Высокая гибкость. В зависимости от архитектуры, ReRAM может быть оптимизирована для получения высокой плотности, большого объема или повышенной скорости передачи данных. • Широкий спектр материалов. Для изготовления резистивной памяти можно использовать самые разные материалы. А поскольку исследования в этой области до сих пор продолжаются, в перспективе наверняка появятся еще более привлекательные варианты.
Конечной — и возможно, недостижимой — целью исследователей является создание устройства, сочетающего высокую скорость DRAM с долгим сроком хранения флеш-памяти.
А как же фазовая память?
Главный соперник ReRAM — память с изменением фазового состояния, которая использует тепловую энергию для изменения сопротивления. Но похоже, высокая мощность, необходимая PC-RAM для переключения состояний, делает эту технологию неконкурентоспособной по сравнению с резистивной памятью.
Мнение редакции
Если учесть, что над развитием ReRAM работают Panasonic, 4DS, Sematech и многие другие производители, можно предположить, что резистивная память — следующий фаворит в гонке технологий NVRAM.
Путь ReRAM, конечно, не будет легким. Флеш-память на данный момент набрала хороший разгон, и многие исследователи активно ищут способы расширить ее возможности, в то время как базовые принципы функционирования резистивной памяти до сих пор еще не вполне изучены. Но судя по всему, у этой технологии есть на руках все необходимые козыри для успешного развития в пятилетней перспективе.
Может быть, чудесная память — быстрая, как DRAM, надежная и притом дешевая — появится уже в этом десятилетии.
