随着人工智能(néng)(AI)的深度學(xué)習及機器學(xué)習、高效能(néng)運算(HPC)、物聯網裝置的普及,巨量資料組成(chéng)密集且複雜,除了在處理器上提供運算效能(néng),也需要創新的存儲器技術方能(néng)有效率處理資料。包括磁阻式随機存取存儲器(MRAM)、可變電阻式随機存取存儲器(ReRAM)、相變化随機存取存儲器(PCRAM)等新型存儲器,開(kāi)始被市場采用,而AI/HPC將(jiāng)加速新型存儲器更快進(jìn)入市場。
據了解,台積電近年來積極推動將(jiāng)嵌入式快閃存儲器(eFlash)制程改成(chéng)MRAM及ReRAM等新型存儲器嵌入式制程,與應用材料有很深的合作關系。聯電也有布局ReRAM,旺宏與IBM合作PCRAM多年且技術追上國(guó)際大廠。再者,群聯宣布采用MRAM在其NAND控制IC中。
半導體設備頭龍大廠應用材料推出新的制造系統,能(néng)夠以原子級的精準度,進(jìn)行新式材料的沉積,而這(zhè)些新材料是生産前述新型存儲器的關鍵。應用材料推出最先進(jìn)的系統,讓這(zhè)些新型存儲器能(néng)以工業級的規模穩定生産。
MRAM采用硬盤機中常見的精緻磁性材料。MRAM本來就是快速且非揮發(fā)性,就算在失去電力的情況下,也能(néng)保存軟件和資料。由于速度快與元件容忍度高,MRAM最終可能(néng)做爲第三級快取存儲器中SRAM(靜态随機存取存儲器)的替代産品。MRAM可以整合于物聯網芯片設計的後(hòu)端互連層,進(jìn)而實現更小的晶粒尺寸,并降低成(chéng)本。
随着資料量産生呈現指數性遽增,雲端資料中心也需要針對(duì)連結服務器和儲存系統的資料路徑,達成(chéng)這(zhè)些路徑在速度與耗電量方面(miàn)的數量級效能(néng)提升。ReRAM與PCRAM是快速、非揮發(fā)性、低功率的高密度存儲器,可以做爲“儲存級存儲器”,以填補服務器DRAM與儲存存儲器之間,不斷擴大的價格與性能(néng)落差。
ReRAM采用新材料制成(chéng),材料的作用類似于保險絲,可在數十億個儲存單元内選擇性地形成(chéng)燈絲,以表示資料。對(duì)照之下,PCRAM則采用DVD光盤片中可找到的相變材料,并藉由將(jiāng)材料的狀态從非晶态變成(chéng)晶态,以進(jìn)行位元的編程。
類似于3D NAND Flash存儲器型式,ReRAM和PCRAM是以3D結構排列,而存儲器制造商可以在每一代的産品中加入更多層,以穩健地降低儲存成(chéng)本。