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IBM的相变存储芯片

相变存储-存储的未来

IBM宣布了“相变存储”技术的重要进步。相变存储器(PCM)是利用特殊材料在晶态和非晶态相互转化的相变来存储信息的一种非易失存储设备。相变存储技术的开发已有多年时间,而IBM认为,这项技术的成本已降至可接受的范围,从而可以进入商用阶段。

PC和手机重新启动、加载应用的速度常常令人抓狂。IBM这项新技术,有望解决这一问题。

2011年,IBM成功实现了在单个单位中保存两位数据。IBM已经对这项技术进行了改进,从而可以保存更多的数据位。相变存储技术需要对芯片内特殊的微型玻璃材料进行电加热。材料中每个单位的降温方式可用于决定芯片中保存的数据。在逐步降温时,原子将会呈晶格式排 列。在迅速降温时,原子排列将杂乱无章。晶格状态具有很好的导电性,而杂乱无章的状态导电性很差。判断这样差别将使计算机知道,每个单位中保存的数据是0 还是1。五月IBM宣布,单个相变存储单位已可以保存三位数据。在一块芯片中保存更多的数据意味着相变存储的技术成本下降,相对于传统存储技术更具竞争力。

手机和PC使用两种技术去保存数据,分别为能耗较大的DRAM动态存储,以及存取速度较慢、成本较低的闪存存储。相变存储技术结合了DRAM和闪存的优 点。DRAM的存取速度是相变存储的5到10倍,但相变存储的存取速度是闪存的约70倍。因此,搭载相变存储元件的手机应用加载速度将更快。IBM预计, 相变存储技术的成本要低于DRAM,甚至可以降至与闪存同样的水平。

制造成本只有现有半导体工厂或晶圆厂的十分之一,未来它有可能替代硬盘驱动器和多种现有的存储器芯片,而成为具有独占性地位的存储器件。

随着云计算大数据的兴起、数据的迅速增长,对存储器的性能提出更高的要求,存储技术经历了从静态随机存储技术(SRAM)到动态随机存储技术 (DRAM),再到当前热门的闪存技术(Flash)几个阶段。目前PC与移动端设备使用能耗较大的DRAM动态存储和存取速度较慢、成本较低的闪存存 储。经常遇到卡顿情况,厂商解决通常是为设备扩充内存,而IBM的办法是优化内存优。

PCM作为一种可能替代现有存储和闪存的存储技术引来科研机构和硬件厂商的重视,英特尔、IBM、三星以及美光等公司和大 量的高校、研究所都在这一领域大力投入进行研究。国内研究机构和企业在PCM研究领域也取得了不错的成绩,成功研发出了具有自主知识产权的相变存储器芯 片,打破了存储器芯片生产技术长期被国外垄断的局面。

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