Rram: alternatif yang datang ke memori flash

Kemarin, saya menulis tentang masalah yang dihadapi pembuat memori flash NAND tradisional, jenis penyimpanan yang kami gunakan di smartphone, tablet, dan SSD kami. Memori flash telah tumbuh pesat selama dekade terakhir. Kepadatan telah meningkat karena harga telah turun dengan cepat ke titik di mana sekarang cukup umum untuk melihat notebook kecil yang menggunakan SSD untuk menggantikan hard drive dan sistem perusahaan yang menggunakan banyak flash. Ini belum - dan tidak akan - menggantikan hard drive, yang tetap lebih murah dan lebih luas, tetapi telah membawa banyak keuntungan baik untuk sistem penyimpanan perusahaan maupun mobile. Namun, penskalaan tradisional untuk NAND flash tampaknya akan segera berakhir, dan sebagai hasilnya, kami melihat lebih banyak aktivitas di sekitar bentuk memori alternatif.

Untuk mengatasi masalah ini, pengembang telah mencoba untuk membuat tipe baru dari memori non-volatile, dengan sebagian besar perhatian akan hal-hal seperti STT-MRAM, memori perubahan fase, dan khususnya RAM akses acak acak (RRAM atau ReRAM). Meskipun ada banyak jenis RRAM, sel dasar biasanya terdiri dari elektroda atas dan bawah yang dipisahkan oleh bahan pengatur jarak. Ketika tegangan positif diberikan, filamen konduktif terbentuk dan arus mengalir melalui material; ketika tegangan negatif diberikan, filamen rusak dan spacer bertindak sebagai insulator.

RRAM dan alternatif lain sering kali pertama dianggap sebagai pengganti untuk NAND flash atau untuk DRAM tradisional, tetapi setidaknya pada awalnya mendapatkan perhatian khusus sebagai "memori kelas penyimpanan" (SCM) yang akan menawarkan transfer cepat langsung ke CPU (seperti DRAM) memiliki kepadatan yang lebih tinggi (seperti NAND Flash). Idenya adalah Anda dapat memiliki banyak penyimpanan yang diakses dengan sangat cepat, alih-alih hanya sejumlah kecil DRAM yang sangat cepat dan kemudian lebih banyak flash yang relatif lebih lambat (biasanya didukung dengan hard drive yang lebih lambat tetapi lebih luas). Kunci untuk membuat pekerjaan ini adalah mendapatkan "ukuran sel" kecil untuk menyimpan bit memori, menghubungkan sel bersama, dan menemukan cara untuk memproduksi ini dengan harga yang wajar. Tentu saja, sistem dan perangkat lunak juga perlu dirancang ulang untuk memanfaatkan tingkatan penyimpanan tambahan ini.

Konsep ini sudah lama diteliti. Kembali pada tahun 2010, Unity Semiconductor (sekarang dimiliki oleh Rambus) menunjukkan chip ReRAM 64Mb. HP telah berbicara tentang teknologi memristor, suatu bentuk ReRAM, selama beberapa tahun terakhir, dan perusahaan mengumumkan rencana untuk bekerja dengan Hynix Semiconductor untuk meluncurkan pengganti NAND flash pada musim panas 2013. Itu jelas belum terjadi, tetapi banyak kemajuan tampaknya terjadi di bidang ReRAM.

Pada International Solid States Circuits Conference (ISSCC) tahun ini, Toshiba dan SanDisk (yang merupakan mitra dalam memori flash), memamerkan chip ReRAM 32Gb, dan pada Flash Memory Summit minggu lalu, sejumlah perusahaan menunjukkan teknologi baru yang berputar di sekitar Teknologi RRAM.

Salah satu yang paling menarik adalah Crossbar, yang menggunakan sel RRAM berbasis ion perak yang dihubungkan bersama dalam tata letak "array palang" untuk meningkatkan kepadatan. Perusahaan menunjukkan prototipe, termasuk memori dan pengontrol pada satu chip di KTT, dan mengatakan ia berharap teknologi akan dikomersialkan tahun depan, meskipun dengan produk akhir tidak mungkin muncul sampai 2015. Crossbar mengatakan RRAM-nya memiliki 50 kali latensi lebih rendah daripada NAND flash, dan bahwa solid-state disk (SSD) yang didasarkan pada teknologi ini tidak akan memerlukan cache DRAM dan level-aus yang umum untuk SSD berbasis NAND saat ini.

Crossbar mengatakan memiliki sampel yang diproduksi oleh TSMC dan produk komersial pertamanya akan menjadi memori tertanam yang digunakan pada SoC, tetapi belum mengungkapkan banyak detail. Namun telah dilaporkan bahwa perusahaan berharap untuk menghasilkan chip 1TB yang mengukur sekitar 200 milimeter persegi.

SK Hynix, yang juga bekerja pada teknologi, telah berbicara tentang keunggulan RRAM dalam menawarkan latensi yang lebih rendah dan daya tahan yang lebih baik daripada NAND dan bagaimana hal itu masuk akal dalam memori kelas penyimpanan. Perangkat RRAM dapat dibentuk dengan array palang atau dengan array vertikal seperti 3D NAND, tetapi keduanya memiliki tantangan. Sebagai hasilnya, SK Hynix mengatakan perangkat RRAM pertama, kemungkinan besar sekitar tahun 2015, akan dua atau tiga kali lebih mahal daripada NAND flash dan akan digunakan terutama untuk aplikasi niche berkinerja tinggi.

Sementara itu, banyak perusahaan lain yang bekerja di sana. Sementara Toshiba dan SanDisk menunjukkan chip prototipe tahun ini, Sony telah menunjukkan makalah RRAM sejak 2011 dan bekerja dengan Micron untuk mengembangkan chip 16Gb pada tahun 2015. Tetapi bahkan jika sel memori dan array bekerja dengan sempurna, masih akan memakan waktu lama untuk mengembangkan pengontrol dan firmware untuk membuatnya layak.

Mengingat semua hype yang menyertai teknologi baru dan kecenderungan untuk yang lebih tua untuk skala lebih dari yang orang pikirkan, tidak mungkin bahwa memori flash NAND atau pasar DRAM akan menghilang dalam waktu dekat, dan tidak akan mengejutkan saya untuk melihat RRAM membutuhkan waktu lebih lama untuk lepas landas dari yang dipikirkan pendukungnya. Produk akhir cenderung sangat berbeda dari prototipe yang sekarang ditampilkan. Tetapi mulai terlihat bahwa RRAM akan melakukan lompatan dari lab ke pasar komersial sekitar dua atau tiga tahun ke depan. Jika demikian, ini bisa berdampak besar pada bagaimana sistem dirancang.