《電子技術(shù)應(yīng)用》
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NRAM能給現(xiàn)有技術(shù)帶來威脅嗎,?

2020-12-07
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: NRAM DRAM MRAM

  談到新一代非易失內(nèi)存(NVRAM)/存儲級內(nèi)存(SCM),ReRAM(憶阻器)、PCM(相變內(nèi)存),、MRAM(磁性內(nèi)存)這些新技術(shù),我就想起5年前寫的《從技術(shù)到應(yīng)用:揭開3D XPoint Memory迷霧》,。其中提到后來的Intel Optane(傲騰)應(yīng)該屬于PCM,。

  ReRAM到現(xiàn)在還沒動靜。MRAM(包括增強的STT-MRAM)密度始終沒上去,,成本自然也下不來,,這幾年企業(yè)存儲中的應(yīng)用,我只看到IBM在SSD中用128MB MRAM替代了DRAM,。

  至于NRAM我之前幾乎沒怎么關(guān)注過,,這次趁機補補課。

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  Nantero研發(fā)的NRAM使用了碳納米管(CNTs)技術(shù),,讀/寫延時號稱只有5ns,,并且屬于非易失性存儲介質(zhì)。

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  如上圖,,這里列出的NRAM每tile單元為64Kb,,通過水平矩陣加上多層達到256Ktiles、16Gb的密度(應(yīng)該是Die),。如此水平用來替代基于DRAM顆粒的NVDIMM看上去比較合適,。

  我查了之前的一些宣傳,NRAM的性能應(yīng)該與DRAM接近,,壽命遠高于NAND和NOR閃存(按道理至少是3D XPoint的水平,?),據(jù)說成本在量產(chǎn)后為DRAM的一半,,但目前工藝應(yīng)該只達到28nm,。

  PPT上的容量何時能做到?

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  按照這個路線圖(如果能實現(xiàn)的話),,14nm NRAM的密度能達到28nm的8倍,,同時引入8-die堆疊;如果到了7nm工藝密度還能再提高4倍,,達到單個Die 256-512Gb的水平,;加上16-die堆疊應(yīng)該就是512GB-1TB的芯片密度,只是不知何時能達到,?

  問題是,,如今成熟的DRAM工藝還在10nm之上,而除了富士通之外,,我還沒看到哪家DRAM制造商宣傳過自己在做NRAM,。而富士通顯然已經(jīng)不算半導(dǎo)體存儲一線大廠(20多年前我在中關(guān)村還曾接觸過Fujitsu內(nèi)存條)。

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  Memory Class Storage(內(nèi)存級存儲)這樣的叫法看著有點怪,可能是因為NRAM在容量上畫的這個餅太大吧:)單die密度如果真的達到512Gb,,每條NRAM DIMM內(nèi)存條就可以做到16TB,,不過Nantero這次的ppt自始至終沒有提價格和時間點。

  至少NRAM的成本低于3D XPoint是不太可能了,,至于性能下面倒是有一點描述,。

  性能和功耗優(yōu)勢

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  由于不需要像SDRAM那樣耗電刷新等,在相同時鐘頻率下NRAM還能提高15%的吞吐帶寬,。Nantero估計認為DDR5是個爆發(fā)點,,但也沒有說當前NRAM能跑到的確切頻率,。

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  按照72-bit(ECC)DDR4內(nèi)存模組來做對比,,NRAM不像DRAM在讀寫刷新和自我刷新時有那么大功耗,因此可以簡化電源設(shè)計和散熱,。

  NRAM的應(yīng)用和商業(yè)模式

  我試著做了下面這個對比表,,如有不足歡迎大家拍磚。

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  如果NRAM真是一顆可以賺錢的大樹,,Nantero還要去搞HBM,、LPDDR等各種NVRAM嗎?

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  從技術(shù)角度,,如果NRAM真的能達到接近DRAM的性能和密度,,即使價格沒有便宜一半,直接替代主內(nèi)存帶來的好處倒是也不少,。甚至不需要像Optane Persistent Memory持久內(nèi)存那樣的Memory Mode了,。

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  以3D XPoint Memory為代表,基于存儲級內(nèi)存的NVRAM密度已經(jīng)超過DRAM,,未來可望達到8倍乃至更高,。只是不知NRAM能否真的成為這個市場的攪局者?


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