Rram: alternativa flash memoriji

Jučer sam pisao o problemima s kojima se suočavaju proizvođači tradicionalne NAND flash memorije, vrsti pohrane koju koristimo na našim pametnim telefonima, tabletima i SSD-ovima. Flash memorija strahovito je porasla u proteklom desetljeću. Gustoća je narasla jer su cijene brzo padale do točke kada je sada sasvim uobičajeno vidjeti mala prijenosna računala koja koriste SSD za zamjenu tvrdih diskova i poslovne sustave koji koriste mnogo bljeskalice. To neće - i neće - zamijeniti tvrde diskove, koji ostaju jeftiniji i kapacitivniji, ali je donijelo puno prednosti i za poslovne i mobilne sustave za pohranu. No, čini se da se tradicionalno skaliranje za NAND flash bliži kraju, i kao rezultat toga, vidimo mnogo više aktivnosti oko alternativnih oblika memorije.

Da bi riješili ove probleme, programeri pokušavaju stvoriti nove vrste nehlapljive memorije, pri čemu će najviše pozornosti posvetiti stvarima kao što su STT-MRAM, memorija faznih promjena i posebno otporni RAM sa slučajnim pristupom (RRAM ili ReRAM). Iako postoji mnogo različitih vrsta RRAM-a, osnovna ćelija obično se sastoji od gornje i donje elektrode odvojene odmakom. Kada se primijeni pozitivni napon, vodljivi filamenti tvore i struja teče kroz materijal; kada se primijeni negativni napon, niti se razbiju, a odstojnik djeluje kao izolator.

RRAM i druge alternative često su zamišljene kao zamjena za NAND flash ili za tradicionalni DRAM, ali barem u početku dobivaju posebnu pažnju kao "memory storage class" (SCM) koji bi ponudio brzi prijenos izravno na CPU (poput DRAM-a)) imaju veću gustoću (poput NAND Flash). Ideja je da biste mogli pristupiti puno prostora za pohranu vrlo brzo, umjesto samo male količine vrlo brzog DRAM-a, a zatim i veće količine relativno sporijeg bljeskalice (obično sigurnosne kopije s još sporijim, ali kapacitivnijim hard diskovima). Ključ za ovaj posao je dobijanje male "veličine ćelije" za pohranjivanje bita memorije, povezivanje stanica i pronalazak načina za to po povoljnoj cijeni. Naravno, sustave i softver također bi trebalo rekonstruirati da bi se iskoristile ove dodatne razine pohrane.

Koncept je dugo istraživan. Još 2010. godine, Unity Semiconductor (sada u vlasništvu Rambusa) pokazao je 64Mb ReRAM čip. Posljednjih nekoliko godina HP govori o svojoj memistorskoj tehnologiji, obliku ReRAM-a, a kompanija je najavila plan suradnje s Hynix Semiconductor-om na pokretanju zamjene za NAND flash do ljeta 2013. To se očito još nije dogodilo, ali čini se da se puno napretka događa u području ReRAM-a.

Na Međunarodnoj konferenciji krugova čvrstih tijela (ISSCC) ove godine, Toshiba i SanDisk (koji su partneri u flash memoriji) pokazali su 32Gb ReRAM čip, a na prošlotjednom samitu Flash Memory Summit, brojne su tvrtke pokazale nove tehnologije koje se okreću RRAM tehnologija.

Jedan od najzanimljivijih je Crossbar, koji koristi RRAM ćelije temeljene na srebrnom ionu spojene zajedno u izgled "crossbar array" radi povećanja gustoće. Tvrtka je na samitu pokazala prototip, koji uključuje i memoriju i kontroler na jednom čipu i kaže da se nada da će tehnologija biti komercijalizirana sljedeće godine, iako će se konačni proizvodi vjerojatno pojaviti do 2015. Crossbar kaže da RRAM ima 50 puta niže latencije od NAND bljeskalice i da čvrsti diskovi (SSD-ovi) temeljeni na ovoj tehnologiji neće zahtijevati DRAM predmemorije i izravnavanje trošenja uobičajene za današnje SSD-ove temeljene na NAND-u.

Crossbar kaže da ima radne uzorke proizvedene od TSMC-a, a njen prvi komercijalni proizvod bit će ugrađena memorija koja se koristi na SoC-u, ali nije otkrio mnoge detalje. Međutim, izviješteno je da se tvrtka nada da će proizvesti čip od 1Tb koji mjeri oko 200 kvadratnih milimetara.

SK Hynix, koji također radi na tehnologiji, govorio je o prednostima RRAM-a u ponudi niže latencije i bolje izdržljivosti od NAND-a i kako to ima smisla u memoriji klase. RRAM uređaji mogu se oblikovati s nizom križnih linija ili s vertikalnim nizom poput 3D NAND-a, ali oba imaju izazova. Kao rezultat toga, SK Hynix je rekao da će prvi uređaji RRAM-a, najvjerojatnije oko 2015., biti dva do tri puta skuplji od NAND bljeskalice i koristit će se prvenstveno za nišne visoko-djelotvorne aplikacije.

U međuvremenu, puno drugih tvrtki radi u prostoru. Dok su Toshiba i SanDisk ove godine pokazali prototip čipa, Sony prikazuje RRAM papire od 2011. godine, a zajedno s Micronom surađuje na razvoju 16Gb čipa u 2015. Ali čak i ako memorijska ćelija i nizovi rade savršeno, to bi trajalo dugo razviti kontrolere i upravljački softver kako bi ih učinili održivim.

S obzirom na svu hype koja prati nove tehnologije i sklonost starijih da se povećavaju dalje nego što ljudi misle, malo je vjerojatno da će tržište NAND flash memorije ili DRAM tržišta uskoro nestati i ne bi me iznenadilo kad vidim kako RRAM-u treba duže vremena polijetanje nego što to smatraju njegovi pristaše. Krajnji će se proizvodi vjerojatno razlikovati od prototipa koji su sada prikazani. No, počinje se pojavljivati ​​kako će RRAM skočiti iz laboratorija na komercijalno tržište negdje u naredne dvije ili tri godine. Ako je to slučaj, to bi moglo imati dubok utjecaj na to kako su sustavi dizajnirani.