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采用GaSb和InAs打造的新型存儲(chǔ)器，可兼顧DRAM和NAND，有望卷動(dòng)千億美元內(nèi)存市場(chǎng)

2020-01-16 13:25:37 cnbeta

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多年來(lái)，存儲(chǔ)器制造商一直試圖在單個(gè)封裝中集成動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和閃存（NAND）的共同優(yōu)勢(shì)，但一直收效甚微。新型非易失性存儲(chǔ)器，有望成為技術(shù)突破的一個(gè)關(guān)鍵。其具有類似于 RAM 的運(yùn)行速度、以及 NAND 的斷電非易失特性。能夠瞬時(shí)打開(kāi)、并從上次中斷的位置恢復(fù)，為即時(shí)（Instand-On）PC 的到來(lái)而鋪平道路。

經(jīng)常關(guān)注存儲(chǔ)技術(shù)的朋友，可能或多或少地聽(tīng)說(shuō)過(guò)幾種可讓 RAM 和 SSD 運(yùn)行更快、更密集、更節(jié)能的新技術(shù)。

另有一些研究試圖推動(dòng)“內(nèi)存中計(jì)算”的方法，從根本上消除了數(shù)據(jù)在處理器、內(nèi)存等部件之間往返所導(dǎo)致的性能滯后。

上述想法都基于如下事實(shí)，即將數(shù)據(jù)寫入 DRAM，是一種快速且節(jié)能的方案。可一旦斷電，數(shù)據(jù)的完整性也難以維持。此外系統(tǒng)必須不斷刷新數(shù)據(jù)，導(dǎo)致效率不是很高。

另一方面，NAND 是一種相對(duì)健壯的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，只是寫入和擦除的速度太慢，導(dǎo)致存儲(chǔ)單元性能下降，難以取代現(xiàn)有的 DRAM 。

好消息是，英國(guó)蘭開(kāi)斯特大學(xué)的研究人員稱，他們已經(jīng)打造了一種新型的非易失性存儲(chǔ)器 —— 速度可與 DRAM 媲美，寫入能耗卻僅為百分之一。

這項(xiàng)技術(shù)被稱作 UK III-V 存儲(chǔ)器，其基于 20nm 光刻工藝制造，寫入時(shí)間僅為 5ns（與 DRAM 相當(dāng)），且提供了類似閃存的簡(jiǎn)單讀取特性。

更棒的是，這是一種非易失性存儲(chǔ)，能夠在斷電時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。

（UK III-V 原型晶體管）

截至目前，原型裝置已能夠通過(guò) 2.1V 的電壓來(lái)擦除和編程數(shù)據(jù)。相比之下，典型 NAND 單元需要施加 3V 的擦除電壓。

通過(guò)使用交替的 GaSb（銻化鎵）和InAs（砷化銦）層，研究團(tuán)隊(duì)打造出了所謂的“雙阱共振隧道結(jié)”，并達(dá)成了這一目標(biāo)。

新型存儲(chǔ)單元的工作方式與閃存類似，使用“浮柵”來(lái)存儲(chǔ)“0”或“1”，但此處 InAs 浮柵被不連續(xù)的 GaSb 和 AlSb 大導(dǎo)帶所隔離。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，UK III-V 存儲(chǔ)器中使用的晶體管，具有更好的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。它們被設(shè)計(jì)為利用
兩種材料來(lái)確保將信息存儲(chǔ)特別長(zhǎng)的一段時(shí)間。

盡管沒(méi)有披露讀取操作所需的功耗等細(xì)節(jié)，但首席研究員 Manus Hayne 表示：在重復(fù)讀取“1”的時(shí)候，新型存儲(chǔ)器無(wú)需重建或不斷刷新來(lái)確保數(shù)據(jù)的完整性。

當(dāng)然，最讓我們感興趣的，莫過(guò)于即使在斷電的情況下，UK III-V 內(nèi)存亦可保留數(shù)據(jù)、并在通電后瞬時(shí)返回上上次工作中斷的位置。

Manus Hayne 稱，團(tuán)隊(duì)正在為新技術(shù)申請(qǐng)專利，未來(lái)有望攪動(dòng) 1000 億美元的 DRAM 和閃存市場(chǎng)。

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關(guān)鍵詞： DRAM NAND