【存储器】相变内存与磁内存技术解析-凯发k8手机客户端

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目前我们所接触的都是dram(动态随机访问存储器),一旦没有持续的电力,所存储的数据就会立即消失,这就直接导致目前的pc必需经历一定时间进行启动才能正式使用,而无法像其他家电一样即开即用。如果说intel已经流产的fb-dimm只不过是一种规格标准,那么相变内存和磁内存则是未来真正的核心技术。

1.什么是相变内存?

相变内存“phase-change memory”,简称“pcm”,是一种非易失性的内存产品,是通过加热的方法改变硫属化物玻璃(chalcogenide glass)的晶体状态,从而实现信息的存储。相变内存结合了dram内存的高速存取,以及闪存在关闭电源之后保留数据的特性,被业界视为未来闪存和内存的替代品。可以在不删除现有数据的情况下写入数据,这比如今的内存更为快捷。相变内存的功耗只有现有闪存的一半,但是读写速度可以达到闪存的1000倍。

2.相变内存的原理?

相变内存实现的原理,是“通过加热的方法改变硫属化物玻璃(chalcogenide glass)的晶体状态,从而实现信息的存储。”简单的来说,就是一种非易失性dram,这是一个同时拥有内存条的存储传输效率,和flash存储的非易失性的比较完美的方案。当前使用的大多数闪存都有一个存放电荷的部分——“浮栅”,其设计特点是不会泄漏。因此,闪存可保持其存储的数据并且只在读、写或擦掉信息时需要供电非易失性数据保留也是一般计算机应用的一大优势,但是在闪存上写入数据要比在dram或sram上写入数据慢上千倍。而且,闪存存储单元在被写过大约10万次以后就会降质并且变得不再可靠。这对于许多消费应用来说并不是问题,但对那些必须频繁重写的应用,如计算机主存储器或网络的缓冲存储器或存储系统来说,这将会带来问题。相变存储器的核心是一小片半导体合金膜,它可以在有序的、具有更低电阻的结晶相位与无序的、具有更高电阻的非结晶相位之间快速转换。因为无需电能来保持这种材料的任意一种相位,所以,相变存储器是非易失性的。

3. 相变内存的优势

相变内存的优点是,可以在不删除现有数据的情况下写入数据,这比如今的内存更为快捷。同普通的flash芯片相比,pcm内存的数据写入时间仅为1/500s,写入时的耗电量也不足flash芯片的1/2。并且ibm称,目前的pcm内存的设计可以在22nm工艺的时候依旧不需要进行很大的修改,其更适应先进制程来制造。ibm同时宣称,从存储密度来说,pcm也更有优势,即使其存储单元面积降低到60平方纳米,仍可以完成存储工作。总而言之,相变内存至少在写入速度、读写寿命和功耗上,与闪存相比具有明显的优势,而与传统内存相比,又具有非易失性的优点,如一旦实现量产,其应用领域而言,前途不可限量。

4.什么是磁内存?

磁内存(magnetic ram)是一种非易失性的磁性随机存储器,所谓“非易失性”是指关掉电源后,仍可以保持记忆完整,功能与目前极为流行的闪存芯片类似;而“随机存取”是指cpu读取资料时,不一定要从头开始,随时可用相同的速率,从内存的任何部位读写信息。mram运作的基本原理与硬盘驱动器类似,就如同在硬盘上存储数据一样,数据以磁性的方向为依据,存储为0或1。它存储的数据具有永久性,直到被外界的磁场影响之后,才会改变这个磁性数据。因为运用磁性存储数据,所以mram在容量成本方面大幅度降低。

5.磁内存的优势与不足?

mram的磁介质与硬盘不同。它的磁密度要大得多,也相当薄,因此产生的自感和阻尼要少得多,这也是mram速度明显快于硬盘的重要原因。当进行读写操作时,mram中的磁极方向控制单元会使用相反的磁力方向,以使数据流水线能同时进行读写操作而不延误时间。但是,mram的这种设计方案也不是没有坏处,当磁密度小到一定程度时会产生一定的信号干扰,对于mram的稳定性有所影响。不过好在目前65纳米制作工艺相当先进,已经完全能够解决这一问题。事实上,mram的内存芯片很早就已经推出,但是一直无法解决容量提升的难题。在高密度mram模块中会遇到磁介质的不规则漩涡,这种漩涡引起了磁极的老化,甚至导致读写错误。这也就是说,mram的寿命和稳定性会随着mram容量的增加而面临严峻的考验。

目前市场的绝对主力是ddr2内存莫属了,不过带来的性能提升不大。ddr3内存应是

最有望替代ddr2普及的新技术,而xdr内存也有着很强的竞争力。但是如果想要彻底获得非易失性的高速内存,那么相变内存和磁内存才是真正的发展之路。

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