什么是ReRAM存储器:特性和操作

早在2013年,制造商Crossbar宣布生产第一款 记忆体 芯片,也称为RRAM或电阻式 内存,他们答应了 性能高达100倍 比当时的传统RAM存储器要大。 在本文中,我们将告诉您什么是ReRAM,相对于我们现在都在使用的传统内存,ReRAM的工作方式以及发生了什么从而使它停滞不前。

众所周知,当前的技术正在发展并提高其效率和性能,并不意味着我们没有探索可以完全改变我们所知的硬件的替代方法。 这些替代方案之一是电阻式存储器,它在单个产品中结合了NAND​​和DRAM存储器的优点,提供了显着的性能改进,但由于某种原因,尚未上市。

什么是ReRAM内存

什么是ReRAM,RRAM或电阻式存储器?

ReRAM存储器是一种非易失性存储器(这是与普通RAM的区别之一,它是易失性的,这意味着当它停止供电时,它所包含的数据会丢失),它结合在一起,例如我们之前已经说过,DRAM和NAND存储器在单个产品中的优势。 它由三层组成:上一层(金属电极),下一层(非金属电极)和中央层,它们的作用就像是确定存储位的开关(一和零,被连接为1,未连接为0)。

回忆录

RRAM通过使用也称为忆阻的固态介电材料来改变电阻,其工作方式类似于CBRAM(导电桥RAM)和PCM(相变存储器)存储器。

ReRAM的工作方式不同于NAND存储器或RAM的工作方式。 与NAND存储器不同,该技术不使用晶体管来存储电荷,而是使用分层设计来存储数据。 RRAM单元具有三层,中间有一层电介质,用于确定该单元存储的是零还是XNUMX。

回忆录

上层具有金属电极,而下层具有非金属电极,因此当电介质允许时,上层能够向下层产生金属离子,从而在两个电极之间形成导电丝。在一个数据存储值和另一个数据存储值之间更改状态。

这种类型的存储器极大地简化了控制器的复杂性,因此使用非常普通的材料制造它也便宜得多,该材料不由晶体管组成(这反过来简化了其设计)并且具有较低的功耗(高达20倍)寿命比NAND短),使用寿命更长(是NAND的10倍),并且有可能将其堆叠以大大提高密度。

此外,该技术的主要设计优势之一是所需的电压电平低于其他技术,从而降低了功耗,并使其对低功耗或电源系统非常有吸引力。 顾名思义,存储器读取是电阻性的,这也简化了存储器单元读取电路。

为什么没有在市场上实现这种内存?

如我们所见,ReRAM存储器似乎只有优点而不是缺点,因为它具有更好的性能,更低的消耗并且制造成本更低。 就是说,不可避免地要问自己正在发生什么,以便它尚未被植入市场,要回答这个问题,我们必须回顾过去以了解其发展历史。

2012年,Rambus收购了一家名为Unity Semiconductor的RRAM公司; Panasonic 同年发布了一个评估套件,以便制造商可以测试其功能,但直到2013年,Crossbar才推出了首个形状像邮票的原型,能够存储1 TB的信息(记住,这是在2013年,当时为1 TB的存储空间令人难以置信)开始变得越来越重要并垄断了制造商的利益。 该公司宣布,他们已经计划在2015年大规模生产该内存。

问题在于,制造商似乎在制造这种类型的存储器的最佳材料组合上存在分歧。 松下的初始评估套件使用氧化钽1T1R(1个晶体管-1个电阻器)作为存储单元体系结构,而Crossbar原型使用的Ag / a-Si-Si存储器结构看起来像CBRAM,但基于银。 从那时起,我们已经看到了许多基于不同电材料的ReRAM原型,从钙钛矿(PCMO),过渡金属氧化物(NiO或TiO2)到相变硫族化物(Ge2Db2Te5)。

目前,忆阻器对任何物理设备的术语和适用性仍在继续讨论。 仍然有争议的是,当前的忆阻器理论是否涵盖了RRAM电阻式开关元件,而且必须补充一点的是,仍在开发其工程设计的公司不多,因此,简而言之,还没有公司提出建议。可以批量生产用于实际设备的确定模型。

尽管预计该技术是可能的 替代闪存 (不是RAM),ReRAM的成本/收益和生产性能尚未向公司证明,可以考虑进行更改或开始批量生产。 正如我们已经说过的,有很长的材料可以用来制造这种类型的存储器,并且由于每隔一段时间,就会有新技术或新材料的发现,因此目前他们尚未达成共识,为此尚未生产。