下一代内存技术

　　当我们考虑我们的智能手机和其他计算设备时，内存通常不是我们在数据表上看到的第一个功能。通常，处理器会成为焦点，但内存是设备完成工作能力背后的真正力量。闪存最近主导了内存市场，但是，随着摩尔定律的推进，它面临着一些扩展问题，导致该行业在其他地方寻找内存解决方案。惠普（惠普）对“机器”架构的宣传使“忆阻器”一词重新回到了记忆的聚光灯下。这项技术，也称为电阻式随机存取存储器（RRAM），正在研究和开发中，以成为存储器的下一个发展。

　　闪存等非易失性存储器对于所有类型的系统都非常重要，因为它能够在不使用时关闭时保留存储器，从而节省能源 - 在功率受限的嵌入式系统中尤其重要。但是，随着应用在更小的封装中追求更快、更高的性能和更低的功耗，存储器公司正在探索RRAM在闪存接近其缩放极限时击败闪存性能的能力。此外，亚利桑那州立大学等大学正在分析RRAM在各种应用中的优势和劣势。

　　比较射频和闪存

　　RRAM技术背后的概念并不新鲜 - 它们自20世纪60年代以来一直存在［1］，但在过去10年中作为当前内存技术的继任者才获得了极大的兴趣。电阻器、电容器和电感器是电路的三个基本组成部分，但忆阻器是理论上的第四个。忆阻器是一种电阻器，可以记住其历史，从而充当存储器，而RRAM是实现这一概念的技术。RRAM器件可以保持低阻性或高电阻状态，具体取决于正电压或负电压，可以以位形式读取。当与电源断开连接时，这些状态仍然存在，因此它作为下一个非易失性存储器技术的潜力。

　　亚利桑那州立大学的研究人员一直积极开发RRAM技术。迈克尔·科齐奇教授是开发一种RRAM的先驱 - 可编程金属化单元（PMC）及其商业变体导电桥接RAM（CBRAM）。Kozicki教授和Hugh Barnaby副教授也一直在研究如何使RRAM技术在太空等极端环境中使用，在这些环境中，低功耗和非伏特性的结合是必不可少的。萨尔玛·弗鲁杜拉教授是RRAM技术在新型计算中使用的积极支持者。余世萌助理教授自2008年起从事RRAM研究。Yu说，与当前的闪存（》10 μs和》10 V）相比，RRAM技术更快（《10 ns），编程电压更小（《3 V）。

　　RRAM也有望比闪存更可靠，Yu说。内存可靠性是根据耐久性（完整性丧失前的写入周期数）和保留期（数据的可读生存期）来判断的。与RRAM相比，非易失性闪存的耐久性较低，可以实现10 ^ 4至10 ^ 5个周期。RRAM 可以实现 10^6 至 10^12 个周期。Yu说，非易失性存储器的典型保留标准是在85°C下保持10年，这可以通过闪存满足，并且也有可能通过RRAM达到。

　　RRAM在短期内成为闪存继任者的障碍是每比特成本。闪存是一种非常便宜的制造技术。Yu说，3D闪存技术的突破进一步降低了闪存的每比特成本，将闪迪等公司的RRAM路线图推迟了几年，直到可以为RRAM设备开发更便宜，更高产量的制造策略。而且性能提升不足以克服切换到RRAM的成本增加。

　　更像大脑的记忆

　　然而，存储器市场并不是RRAM的唯一应用。研究人员正在研究“神经突触”应用，或者使计算机更像大脑。

　　如今，计算架构在顺序操作中工作。CPU从内存中获取数据并进行计算。但这往往会导致瓶颈。Barnaby说，当今应用中数据的激增使人们想到像大脑一样并行处理数据的方法。在我们大脑的神经网络中，突触在我们学习时连接我们大脑中的活动神经元。这个想法是使用RRAM存储器作为电路中人工神经元之间的突触。Barnaby说，这对于涉及一些智能的图像识别和语音识别等应用将是有益的。

　　随着这些令人兴奋的发展，现在是使用内存技术的激动人心的时刻，这可能很快就会抢走一些处理器的聚光灯。

　　审核编辑：郭婷