Vad är ReRAM-minne: egenskaper och användning

Tillbaka 2013 tillkännagav tillverkaren Crossbar produktionen av den första Omrama chips, även känd som RRAM eller resistiv ram, som de lovade en prestanda upp till 100 gånger högre än det traditionella RAM-minnet på den tiden. I den här artikeln ska vi berätta vad ReRAM är, hur det fungerar med avseende på det traditionella minnet som vi alla använder nu och vad som har hänt med det så att det har blivit stillastående.

Som du väl vet betyder den nuvarande teknologin att utvecklas och förbättrar dess effektivitet och prestanda inte att alternativ inte undersöks som helt kan förändra hårdvaran som vi känner den. Ett av dessa alternativ är resistivt minne, som kombinerar fördelarna med NAND- och DRAM-minnen i en enda produkt, vilket erbjuder anmärkningsvärda prestandaförbättringar, men som av någon anledning inte har nått marknaden.

Vad är ReRAM-minne

Vad är ReRAM, RRAM eller resistivt minne?

ReRAM-minne är en typ av icke-flyktigt minne (och detta är en av skillnaderna i förhållande till det vanliga RAM-minnet, vilket är flyktigt och det betyder att när det slutar ta emot ström förloras data som det innehåller) att det kombinerar, som vi har sagt tidigare fördelarna med DRAM- och NAND-minnen i en enda produkt. Den består av tre lager: en övre (metallelektrod), en nedre (icke-metallelektrod) och en central som fungerar som om det vore en omkopplare som bestämmer biten som lagras (enor och nollor, är en 1 ansluten och en 0 inte ansluten).

Minne ReRAM

RRAM fungerar genom att ändra motstånd med hjälp av ett dielektriskt material i solid state, även känt som memristance, på ett sätt som liknar CBRAM (Conductive Bridge RAM) och PCM (Phase Change Memory) -minne.

ReRAM fungerar annorlunda än hur NAND-minne eller RAM fungerar. Till skillnad från NAND-minne använder den här tekniken inte transistorer för att lagra laddning utan använder istället en skiktad design för att lagra data. En RRAM-cell har tre lager med ett dielektrikum i mitten som avgör om cellen lagrar en noll eller en.

Minne ReRAM

Det övre lagret har en metallelektrod medan det undre lagret har en icke-metallelektrod, så det övre lagret kan ge metalljoner till det undre lagret och skapa ett ledande glödtråd mellan båda elektroderna när dielektriket tillåter det, och så är det ändrar tillstånd mellan ett datalagervärde och ett annat.

Denna typ av minne förenklar kraftigt styrenhetens komplexitet, så det är också mycket billigare att tillverka genom att använda mycket vanliga material, utan att bestå av transistorer (vilket i sin tur förenklar dess design) och har en lägre förbrukning (upp till 20 gånger mindre än NAND), med större livslängd (10 gånger mer än NAND) och även med möjligheten att stapla den för att kraftigt öka densiteten.

Dessutom är en av de viktigaste designfördelarna med denna teknik att den erforderliga spänningsnivån är lägre än andra tekniker, vilket minskar förbrukningen och gör den mycket attraktiv för lågförbruknings- eller energisystem. Minnesavläsning är motståndskraftig som namnet antyder, vilket också förenklar minnecellens läsningskrets.

Varför har detta minne inte implementerats på marknaden?

Som vi har sett verkar ReRAM-minnet bara ha fördelar och inga nackdelar, eftersom det har bättre prestanda, lägre förbrukning och också är billigare att tillverka. Med detta sagt är det oundvikligt att fråga oss vad som händer så att det inte redan har implanterats på marknaden, och för att svara på denna fråga måste vi se tillbaka för att känna till historien om dess utveckling.

2012 förvärvade Rambus ett RRAM-företag som heter Unity Semiconductor; Panasonic släppte ett utvärderingspaket samma år så att tillverkarna kunde testa dess funktioner, men det var först 2013 som Crossbar introducerade den första prototypen formad som en stämpel som kunde lagra 1 TB information (och kom ihåg att det var 2013, då 1 TB lagring var upprörande) som började få betydelse och monopoliserade tillverkarnas intresse. Företaget meddelade att de redan hade planerat massproduktionen av detta minne för 2015.

Problemet är att tillverkarna verkar vara oense om den bästa kombinationen av material för att göra denna typ av minne. Panasonics första utvärderingssats använde tantaloxid 1T1R (1 transistor - 1 motstånd) som minnescellarkitektur, medan prototypen Crossbar använde en Ag / a-Si-Si-minnesstruktur som såg ut som en CBRAM men baserad på silver. Sedan dess har vi sett en hel del ReRAM-prototyper baserade på olika elektriska material, från perovskites (PCMO), övergångsmetalloxider (NiO eller TiO2) till fasförändringskalkogenider (Ge2Db2Te5).

För närvarande fortsätter terminologin och användbarheten av en memristor på alla fysiska enheter att diskuteras. Det är fortfarande ifrågasatt om RRAM-resistiva omkopplingselement täcks av den nuvarande teorin om memristorer, och till detta måste man lägga till att det inte finns ett fåtal företag som fortfarande utvecklar sin teknik, så kort sagt har inget företag ännu presenterat en slutgiltig modell som kan massproduceras för användning i riktiga enheter.

Även om denna teknik förväntas vara möjlig ersättning för Flash-minne (inte RAM), kostnaden / nyttan och produktionsprestanda för ReRAM har inte bevisats för företag att överväga att göra en förändring eller starta massproduktion. Det finns en lång lista med material, som vi har sagt, som kan användas för att tillverka denna typ av minne, och eftersom det varje gång det finns upptäckter av ny teknik eller material för detta har de för närvarande inte kommit överens och för detta är ännu inte tillverkad.