恒忆、Ramtron和Everspin对下一代NVM趋势各执一词,谁将胜出?

2009年12月14日 10:12    贾延安
关键词: Everspin , NVM , Ramtron , 各执一词 , 下一代
PCM是未来十年内最好的主流NVM之一

FeRAM(铁电存储器)和MRAM(磁性存储器)的单元大小大约为20 F^2,而PCM(相变存储器)仅为6 F^2,F^2是单元密度度量单位。因此在相同工艺节点上,同样存储密度的FeRAM和MRAM的尺寸要比PCM大很多。其结果是,与PCM相比,MRAM和FeRAM技术能实现的存储容量较低,而且每存储位的成本较高。例如,目前FeRAM和MRAM的最大容量仅为8Mb,而我们的PCM已达到128Mb。

今天最有前途的下一代NVM技术是FeRAM(利用铁电材料的永久极化特性)、MRAM(利用磁性隧道结的电阻变化来指示存储状态)、以及PCM(基于硫系合金的电热诱导相变转换)。

这些下一代存储器的发展正面临着许多挑战,FeRAM和常规的MRAM有容量扩展方面的限制,它要求引入新的替代方法(如Spin-Torque MRAM),而PCM由于内在的良好可扩展性,允许其发展路线图延伸到2x纳米技术节点,它被认为是未来十年内最好的主流NVM技术之一。

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FeRAM和MRAM是低存储密度的NV SRAM,主要面向对存储密度要求不大的应用市场。从市场的角度看,FeRAM和MRAM将蚕食大约20亿美元的SRAM和EEPROM产品市场。与此相反,PCM主要面向像DRAM和闪存这样的更高密度应用市场,这一市场规模大约在400亿美元水平上。

今天恒忆已开发出128Mb密度的PCM。在45纳米节点上,这一密度范围还将扩大,预计在明后年将可以扩展到今天并行和串行闪存的密度范围(32Mb- 1Gb)。此外,恒忆45纳米PCM密度将匹配商业DRAM(1-4Gb)。到2012年,随着PCM采用高容量和更先进的32纳米制造技术,PCM将接近DRAM的每比特价格,从而使得它可以在更广泛的应用市场上拥有与NV-RAM相同的成本竞争力。

对于想了解恒忆PCM更多信息的中国工程师,欢迎你们参加恒忆的PCM早期评估计划(PCM Early Access Program),只需点击以下链接即可加入:http://www.numonyx.com/en-US/MemoryProducts/PCM /EAP/Pages/default.aspx

FeRAM、PCM和MRAM均有可能成为未来的NVM领导技术

虽然铁电存储器(F-RAM)、相变存储器(PCM)和磁性存储器(MRAM)分别基于完全不同的技术,但是它们的性能存在许多相似之处。F-RAM是固态存储器,通过分子内的原子位置来储存数据。PCM是基于材料电阻经历加热周期的变化,MRAM则是以磁性单元为基础。

这些技术的耐用性均明显优于Flash或EEPROM,它们的写入次数可达1亿次以上,写入速度也比Flash或EEPROM快,而读取速度大体上与 Flash或EEPROM相似。不过F-RAM的功耗显著低于Flash、PCM和MARM,这对于功率预算非常低的应用来说是一个重要因素。

我认为无论是客户或工程师,都比较少关注到一个重要因素,就是技术成熟时间。他们往往忘记Flash技术推出其实已有约20年时间,但是直到最近它才成为低成本相机和媒体播放器的常用存储器。在技术成熟方面,F-RAM已有约15年的生产历史,拥有领导地位;MRAM面世仅有2至3年,而PCM似乎尚处于形成产品的前期。成熟时间对于收集有关技术性能表现的数据,以及提升生产良率以降低成本是十分重要的。因为要证明一项技术能够达到数据表的规格要求,是需要进行大量有关数据保持和耐久性能测量,以及多年的数据来支持的。

业界都认为Flash和EEPROM已经差不多达到其几何尺寸极限。我曾经听闻NOR Flash无法降至45nm以下的说法,但业界在这一方面仍然没有定案。不过F-RAM、PCM和MRAM均有可能成为未来的市场领导技术。很显然,这些技术中,总有一两项有机会实现大幅增长,而人们也不能不期待这些技术有一天能够替代Flash存储器,并在市场上占据Flash在过去20年所拥有的主流地位。

当一项存储器技术发展越成熟,它所占据的市场份额可能越大。而F-RAM技术已足够成熟,并开始用于注重可靠性的市场,例如是汽车电子和医疗产品。

技术成熟度也影响了产品的种类。F-RAM具有不同的接口(I2C、SPI和并口)和不同的工作电压(5V、3V和低至2V),这种丰富的产品选择,使到存储器技术能够更容易在不同的应用中使用。

相比Flash和EEPROM,F-RAM的写入速度快很多(只要数十纳秒)、具有很高的耐用性(1E14或1014) 和极低的功耗(比Flash低1000倍),这些特点适用于Ramtron所有的F-RAM 产品。

F-RAM投入生产已经有大约15年时间,而这项技术的性能可由10年的生产数据来证实。而其它技术(MRAM和PCM)则没有这些支持数据,换而言之,使用这些技术将存在着可能无法达到产品所承诺的性能的风险。

PCM在未来5年内对市场不会有太大影响

FeRAM、 MRAM和PCM基本上是完全不同的非易失性存储器(NVM)技术,采用不同的材料、不同的状态存储机制和不同的感应技术。FeRAM已出现很多年了,但还没有被大批量生产系统所广泛采用。PCM仍处于开发状态,由于量产、性能和可靠性等问题还没有商业化。MRAM已经实现商业化,而且批量供货时间已差不多到2年,业界反应非常好。

FeRAM已在一些缝隙市场上得到很好应用,未来应该能继续在有限的应用市场上表现良好。PCM很可能要经过一番挣扎才能出现在市场上,而且看起来在未来5年内也不会对市场有太大影响。MRAM已经拥有一个很好的市场份额,而且还在不断增长中。

Everspin MRAM的三大卖点是:优异的软错误率、业内最长的寿命和数据保存时间、以及低成本,并正在赢得更多的客户。Everspin正在更先进的工艺节点上继续开发MRAM产品,以支持其MRAM产品路线图向非常高密度和更高性能发展,它们将能够支持高密度存储类应用。

来源:《电子设计》
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