Vuonna 2013 valmistaja Crossbar ilmoitti ensimmäisen tuotannosta ReRAM sirut, tunnetaan myös nimellä RRAM tai resistiivinen RAM, jolla he lupasivat a suorituskyky jopa 100 kertaa suurempi kuin tuolloin perinteinen RAM-muisti. Tässä artikkelissa kerromme sinulle, mikä ReRAM on, miten se toimii suhteessa perinteiseen muistiin, jota me kaikki käytämme nyt ja mitä sille on tapahtunut niin, että se on pysähtynyt.
Kuten hyvin tiedätte, nykyinen tekniikka kehittyy ja parantaa sen tehokkuutta ja suorituskykyä, ei tarkoita sitä, että ei tutkita vaihtoehtoja, jotka voivat muuttaa laitteiston kokonaan sellaisena kuin me sen tunnemme. Yksi näistä vaihtoehdoista on resistiivinen muisti, joka yhdistää NAND- ja DRAM-muistien edut yhdessä tuotteessa ja tarjoaa merkittäviä suorituskyvyn parannuksia, mutta joka ei jostain syystä ole päässyt markkinoille.
Mikä on ReRAM, RRAM tai resistiivinen muisti?
ReRAM-muisti on eräänlainen haihtumaton muisti (ja tämä on yksi eroista tavalliseen RAM-muistiin nähden, mikä on haihtuvaa ja se tarkoittaa, että kun se lopettaa virran vastaanottamisen, sen sisältämät tiedot menetetään), jotka se yhdistää, kuten olemme aiemmin sanoneet DRAM- ja NAND-muistien edut yhdessä tuotteessa. Se koostuu kolmesta kerroksesta: ylemmästä (metallinen elektrodi), alemmasta (ei-metallisesta elektrodista) ja keskimmäisestä, joka toimii ikään kuin se olisi kytkin, joka määrittää tallennettavan bitin (yhdet ja nollat, ollessa 1 kytketty ja 0 ei kytketty).
RRAM toimii muuttamalla vastusta käyttämällä kiinteän tilan dielektristä materiaalia, joka tunnetaan myös nimellä memristance, samalla tavalla kuin CBRAM (Conductive Bridge RAM) ja PCM (Phase Change Memory) -muisti.
ReRAM toimii eri tavalla kuin NAND-muisti tai RAM. Toisin kuin NAND-muisti, tämä tekniikka ei käytä transistoreita varauksen tallentamiseen, vaan käyttää kerrostettua mallia tietojen tallentamiseen. RRAM-solussa on kolme kerrosta, joiden keskellä on dielektrisyys, joka määrittää, varastoiko solu nollan vai yhden.
Yläkerroksessa on metallinen elektrodi, kun taas alemmassa kerroksessa on ei-metallinen elektrodi, joten ylempi kerros pystyy tuottamaan metalli-ioneja alemmalle kerrokselle ja luo johtavan filamentin molempien elektrodien väliin, kun dielektrinen se sallii sen, ja näin se tapahtuu muuttaa tilaa tietovaraston arvon ja toisen välillä.
Tämän tyyppinen muisti yksinkertaistaa huomattavasti ohjaimen monimutkaisuutta, joten se on myös paljon halvempaa valmistaa käyttämällä hyvin yleisiä materiaaleja, jotka eivät koostu transistoreista (mikä puolestaan yksinkertaistaa sen suunnittelua) ja joilla on pienempi kulutus (jopa 20 kertaa) vähemmän kuin NAND), suuremmalla pitkäikäisyydellä (10 kertaa enemmän kuin NAND) ja myös mahdollisuudella pinota se tiheyden lisäämiseksi huomattavasti.
Lisäksi yksi tämän tekniikan tärkeimmistä suunnitteluetuista on se, että vaadittu jännitetaso on muita tekniikoita alempi, mikä vähentää kulutusta ja tekee siitä erittäin houkuttelevan matalan kulutuksen tai sähköjärjestelmien kannalta. Muistiluku on resistiivinen, kuten nimestä voi päätellä, mikä myös yksinkertaistaa muistisolun lukupiiriä.
Miksi tätä muistia ei ole otettu käyttöön markkinoilla?
Kuten olemme nähneet, ReRAM-muistilla näyttää olevan vain etuja eikä haittoja, koska sillä on parempi suorituskyky, alhaisempi kulutus ja se on myös halvempaa valmistaa. Tästä huolimatta on väistämätöntä kysyä itseltämme, mitä tapahtuu, jotta sitä ei ole jo istutettu markkinoille, ja vastaamaan tähän kysymykseen meidän on katsottava taaksepäin tuntemaan sen kehityshistoria.
Vuonna 2012 Rambus osti RRAM-yrityksen nimeltä Unity Semiconductor; Panasonic julkaisi arviointipakkauksen samana vuonna, jotta valmistajat voisivat testata sen ominaisuuksia, mutta vasta vuonna 2013 Crossbar esitteli ensimmäisen prototyypin, joka oli muotoinen leima, joka pystyi tallentamaan 1 teratavun tietoa (ja muista, että tämä tapahtui vuonna 2013, jolloin 1 teratavu oli törkeää), joka alkoi saada merkitystä ja hallita valmistajien kiinnostusta. Yhtiö ilmoitti, että he olivat jo suunnitelleet tämän muistin massatuotannon vuodelle 2015.
Ongelmana on, että valmistajat näyttävät olevan eri mieltä materiaalien parhaasta yhdistelmästä tämän tyyppisen muistin tekemiseksi. Panasonicin alkuperäisessä arviointipaketissa käytettiin tantaalioksidia 1T1R (1 transistori - 1 vastus) muistisolun arkkitehtuurina, kun taas Crossbar-prototyyppi käytti Ag / a-Si-Si-muistirakennetta, joka näytti CBRAM-muistilta, mutta perustui hopeaan. Siitä lähtien olemme nähneet melkoisen määrän eri sähkömateriaaleihin perustuvia ReRAM-prototyyppejä, perovskiiteista (PCMO), siirtymämetallioksideista (NiO tai TiO2) vaihemuutoskalkogenideihin (Ge2Db2Te5).
Toistaiseksi keskustelun aiheena on edelleen memristorin terminologia ja sovellettavuus mihin tahansa fyysiseen laitteeseen. On edelleen kiistanalaista, kuuluvatko RRAM-resistiiviset kytkentäelementit nykyisen memristoriteorian piiriin, ja tähän on lisättävä, että ei ole olemassa muutamia yrityksiä, jotka kehittävät edelleen tekniikkaansa, joten lyhyesti sanottuna yksikään yritys ei ole vielä esittänyt lopullinen malli, joka voidaan valmistaa massaa käytettäväksi todellisissa laitteissa.
Vaikka tämän tekniikan odotetaan olevan mahdollinen Flash-muistin korvaaminen (ei RAM), ReRAM: n kustannus-hyötysuhdetta ja tuotannon suorituskykyä ei ole osoitettu yrityksille harkitsemaan muutoksen tekemistä tai massatuotannon aloittamista. Kuten olemme sanoneet, on olemassa pitkä luettelo materiaaleista, joita voidaan käyttää tämän tyyppisen muistin valmistamiseen, ja koska joka kerta löytyy uusia tekniikoita tai materiaaleja, toistaiseksi he eivät ole sopineet siitä, ja ei ole vielä valmistettu.
