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大容量NAND颗粒背后的秘密

2010-03-30Neo《微型计算机》2010年3月上

展望未来:NAND的后续继任者们

10年间,Flash改变了我们对于存储的认识。如果没有它的诞生和快速发展,我们现在可能还随身携带着丑陋的软盘或者可擦写光盘;曾经庞大的使用30GB硬盘的iPod怎么也无法变成现在小巧的iPod;更不会出现能够令SATA 3Gbps带宽也捉襟见肘的固态硬盘。但是Flash也有它的固有缺陷—由于写入数据前需要先擦除,使得Flash写入性能始终无法和读取速度同日而语。而且Flash寿命始终停留在百万次之内。于是当我们试图代替易失性SRAM和DRAM时,Flash不得不让位于未来更新的存储器件:铁电存储器(F-RAM)、相变存储器(PCM)和磁性存储器(MRAM)。

F-RAM通过分子内的原子位置来储存数据。当一个电场被加到铁电晶体时,中心原子顺着电场的方向在晶体里移动;当原子移动时,它通过一个能量壁垒,从而引起电荷击穿。

内部电路感应到电荷击穿并设置存储器。移去电场后,中心原子保持不动,存储器的状态也得以保存。铁电存储器不需要定时更新,掉电后数据能够继续保存,速度快而且不容易写坏。

PCM是基于材料的电致相变。相变材料可呈现晶态和非晶两种状态,分别代表了0和1,只需施加很小的复位电流就可以实现这两种状态的切换,完成数据写入。而读取时由于非晶体和晶体有着绝然不同的电阻,因此通过对比电流大小就能读出数据。

MRAM则是以磁性单元为基础,相当于在MRAM芯片中内置海量的磁性单元,每个单元对应一个微型磁头。通过微型磁头改变磁性单元的电阻存入数据,而读出数据也是通过判断单元电流大小。

这三种新技术的耐用性明显优于闪存,它们的写入次数可达1亿次以上,写入速度也比闪存快,而读取速度大体上与闪存相似。不过F-RAM的功耗显著低于闪存、PCM和MRAM,这对于功率预算非常低的应用来说是一个有利因素。不过和成熟的闪存比,这三种新技术目前还处于初级发展阶段,F-RAM已经商用多年,但是始终无法得到大规模采用。PCM、MRAM也已经量产,但是应用领域还赶不上F-RAM。加上存储容量和成本完全没有竞争力,短期内还不能替代闪存技术。而且三种技术之间也存在激烈竞争,今后闪存、内存退役时,存储市场谁执牛耳,我们拭目以待。

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用户评论

共有评论(2)

  • 2010.08.28 17:48
    2楼

    有点搞不明白!!

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  • 2010.04.10 22:38
    1楼

    看了这个能讲解业界专业性发展的文章,有一些感叹晶片的神奇之外。

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