內外存合一:非易失性UltraRAM存儲器製造研究取得新進展
長期以來,計算機中的內存(Memory)與存儲(Storage),總被視作兩部分獨立工作的組件。雖然一些製造商嘗試將RAM 和NAND 的優勢整合到一體封裝中,但迄今為止的成效仍相對有限。好消息是,一種被稱作UltraRAM 的新型非易失性存儲器,正在凸顯出較大的潛力—— 即便我們距離商用集成還有很長一段路要走。

研究配圖- 1:設備概念示意(來自:Advanced Electronic Materials)
據悉,融合型隨機存取存儲器並不是一個全新的想法。相關研究並未被冷落,只是到目前為止,尚未有一家公司能夠將這一概念轉化為成功的、廣泛使用的商業產品。
本月早些時候,英國蘭卡斯特大學物理與工程系的研究團隊發表了一篇論文,其中詳細介紹了使UltraRAM 更接近大規模生產方面取得的重要進展。

研究配圖- 2:矽上材料屬性
UltraRAM 技術的獨特之處,在於結合了閃存的非易失性和動態隨機存儲器(DRAM)的速度、能效、耐用性等各自優勢。
這句話聽起來有些耳熟,因為英特爾的傲騰(Optane)產品線,就旨在彌合DRAM 與NAND 之間的差距—— 儘管成效仍相對有限。
此外三星有在研發所謂的Z-NAND,鎧俠與西部數據也希望將XL-FLASH 集成到未來的消費/ 企業級存儲解決方案中。

研究配圖- 3:三份樣品的衍射峰平面內極圖
製造UltraRAM 的材料,與用於LED、激光器、光電二極管/ 晶體管等半導體化合物相同。
該校研究團隊取得的新突破,就是在傳統矽襯底上提升了它的性能表現。如果換成砷化鎵晶圓,其成本將暴漲千倍。
得益於此,UltraRAM 有望成為兼具成本效益的內存解決方案。

研究配圖- 4:數據保持/ 耐久性
更棒的是,研究團隊宣稱原型測試設備可達成千年的數據保持能力,且具有超千萬次P/E(編程/ 擦除)週期而不退化的耐久性。
若是能夠像隨機存儲器(RAM)那樣長壽,科技企業顯然會欣然接受UltraRAM 的商用。
此外這項技術靈活運用了所謂“共振隧穿”的量子效應,能夠讓勢壘在施加電壓的情況下從不透明變得透明。

研究配圖- 5:製造UltraRAM 存儲單元的工藝流程
與RAM / NAND 中使用的切換技術相比,UltraRAM 的該過程非常節能,因而有望在移動設備上取得廣泛的應用,讓電池的續航時間變得更長久。
最後,UltraRAM 能夠運用於高bit 密度的緊湊架構,理論上允許製造商在單個芯片中塞下更多的存儲容量。不過該校研究團隊坦承,他們仍需深入改進存儲單元的製造工藝。
如果一切順利,這項有趣的技術將帶來巨大的內存計算潛力—— 因為它消除了讓數據在內存/ 外存之間來回傳輸的需求,且具有極佳的非易失性能。