近年來,DRAM、NAND Flash、Nor Flash已發(fā)展成(chéng)爲全球主流存儲器,但随着這(zhè)些傳統存儲器微縮制程已逼近極限,加上存儲技術發(fā)展進(jìn)步以及終端需求的變化,新型存儲器亦越來越受到市場關注,有的新型存儲器正在迅速發(fā)展壯大,市場成(chéng)長(cháng)速度喜人。

今年5月,集邦咨詢旗下半導體研究中心(DRAMeXchange)報告指出,不論是DRAM或NAND Flash,現有的存儲器解決方案都(dōu)面(miàn)臨着制程持續微縮的物理極限,這(zhè)意味着要持續提升性能(néng)與降低成(chéng)本都(dōu)將(jiāng)更加困難。

DRAMeXchange認爲,次世代存儲器(新型存儲器)與現有解決方案各有優劣,最關鍵的機會點仍是在于價格。展望未來,需求陸續回溫與價格彈性所帶動的庫存回補動能(néng),可望帶動2020年的現有存儲器價格止跌反彈,讓次世代存儲器解決方案有機會打入市場。

目前英特爾、三星電子、美光等廠商皆已投入發(fā)展新型存儲器。那麼(me),目前市場上有哪些常見的新型存儲器呢?下面(miàn)將(jiāng)來盤點一下——

PRAM

PRAM(相變存儲器),也有人稱PCM(Phase Change Memory),據悉該存儲器技術是一種(zhǒng)三明治結構,中間是相變層(和光盤材料一樣,GST),這(zhè)種(zhǒng)材料的一個特性是會在晶化(低阻态)和非晶化(高阻态)之間轉變,即利用這(zhè)個高低阻态的變化來實現存儲。與傳統存儲技術相比,PRAM擁有讀寫速度快、耐用性強、非揮發(fā)性等,讀取速度和寫入次數均優于領先于NAND Flash。

據了解,英特爾和三星電子于2006年生産了第一款商用PRAM芯片。2015年,英特爾與美光聯合推出3D XPoint技術,業界認爲該技術基于PRAM并將(jiāng)其歸類于PRAM,該技術同時具備DRAM和NAND的特性,承諾提供類似RAM的動态速度,價格點在DRAM和NAND之間。

英特爾官方介紹稱,3D XPoint的讀寫速度是NAND Flash的1000倍,且使用壽命更長(cháng)。

MRAM

MRAM(磁性存儲器)是一種(zhǒng)非易失性存儲器。據悉,MRAM技術速度接近靜态随機存儲的高速讀取寫入能(néng)力,具有閃存的非易失性,容量密度及使用壽命不輸DRAM,但平均能(néng)耗遠低于DRAM,且基本上可無限次地重複寫入。

MRAM曾獲得多家産業巨頭的青睐,摩托羅拉的半導體部門、IBM、英飛淩、賽普拉斯、瑞薩、三星電子、SK海力士、美光等均曾陸續投入研發(fā)MRAM的行列。

目前,國(guó)際上有多個國(guó)家和地區的政府及公司巨資投入開(kāi)發(fā)MRAM産品,包括IBM、WD、東芝、三星電子、TDK、Seagate、Headway等。其中,IBM、Eversipin、三星電子爲主要代表企業,從飛思卡爾獨立出來的Everspin據稱爲全球第一家大批量提供商用MRAM産品的企業,GlobalFoundries、台積電、聯電等晶圓代工廠商亦逐步投入嵌入式MRAM生産。

目前,MRAM技術已在向(xiàng)第二代發(fā)展,主流研究在于TAS-MRAM和STT-MRAM,STT-MRAM被視爲是可以挑戰DRAM和SRAM的高性能(néng)存儲器,Everspin、三星電子、IBM、Grandis等企業均已涉足。

FRAM

FRAM(鐵電存儲器)學(xué)術名爲FeRAM,業界一般稱其爲FRAM,是一種(zhǒng)非易失性存儲器。采用鐵電材料(PZT等)的鐵電性和鐵電效應來進(jìn)行非易失性數據存儲的存儲器。FRAM具有ROM(隻讀存儲器)和RAM(随機存取器)的特點,在高速讀寫入、高讀寫耐久性、低功耗和防竄改方面(miàn)具有優勢。

據了解,FRAM技術早于1921年被提出,1993年美國(guó)Ramtron公司成(chéng)功開(kāi)發(fā)出第一個4K位的鐵電存儲器FRAM産品,FRAM存儲器逐漸開(kāi)始商業化,主要供應商包括Ramtrom、TI、富士通等。富士通曾爲Ramtrom進(jìn)行單體存儲器的量産晶圓代工,2020年雙方終止合作,富士通開(kāi)始獨自開(kāi)發(fā)FRAM并竭力推廣。

ReRAM

ReRAM(阻變存儲器)是一種(zhǒng)非易失性存儲器,通過(guò)向(xiàng)金屬氧化物薄膜施加脈沖電壓,産生大的電阻差值來存儲“0”和“1”。?其結構非常簡單,兩(liǎng)側電極將(jiāng)金屬氧化物包夾于中間,簡化了制造工藝,同時可實現低功耗和高速重寫等性能(néng),比較适合可穿戴設備和小型醫療設備市場。

目前富士通、松下、Crossbar、東芝、Elpida、索尼、美光、SK海力士等廠商均在開(kāi)展ReRAM的研究和生産工作。

NRAM

NRAM(碳納米管存儲器)是基于碳納米管的非易失性存儲器,該技術由美國(guó)公司Nantero開(kāi)發(fā),并授權于富士通爲NRAM的首個商業合作夥伴,富士通從Nantero購買了IP,取得了NRAM的設計、生産和銷售許可。

據介紹,NRAM規格類似或接近于FRAM,存儲密度遠高于FRAM,讀寫速度接近于DRAM,比NAND Flash快100倍,擁有多于Flash 1000倍以上的讀寫次數,存儲信息能(néng)保持更長(cháng)久,待機模式的功耗接近于零,未來生産工藝技術將(jiāng)低于5nm。

小結:

目前,從市場份額上看,傳統存儲器仍占據着絕大部分市場,但随着5G時代到來,帶動物聯網、人工智能(néng)、智慧城市等應用市場發(fā)展并向(xiàng)存儲器提出多樣化需求,加上傳統存儲器市場價格變化等因素,新型存儲器將(jiāng)在市場發(fā)揮越來越重要的作用。

11月27日,由集邦咨詢旗下DRAMeXchange主辦的“2020存儲産業趨勢峰會”即將(jiāng)在深圳舉辦。提前了解2020年存儲市場産能(néng)、價格以及趨勢變化,歡迎識别下圖二維碼或點擊左下角“閱讀原文”報名參會。