非揮發性記憶體

由尖端材料和裝置研究驅動的低延遲非揮發性記憶體創新。

兩種不同的技術目前用作 CPU 所存取的記憶體:SRAM 和 DRAM。均為揮發性記憶體,意味著在電源故障或關閉時,儲存的資料將會遺失。現在正在研究和開發一種全新類別的非揮發性記憶體 (持續或儲存類記憶體,SCM),電源中斷時資料不會遺失。

儲存類記憶體

記憶體單元的延遲是衡量 CPU 請求的資料返回到 CPU 所需的時間;延遲因應用程式或用例以及處理器和記憶體的架構而異。通常,DRAM 的延遲在 15 到 100 納秒範圍內,而 NAND 的延遲在 80 到 120 微秒範圍內。延遲之間的差距是「儲存類記憶體」(SCM) 的目標。

一些低延遲的 SCM 或非揮發性記憶體設計可與 DRAM 媲美:一種是 MRAM (磁阻隨機存取記憶體)。其他技術的延遲介於 DRAM 和 SSD 之間,例如 PCM (相變記憶體) 或 ReRAM (電阻隨機隨取記憶體)。世界各地的多所大學和實驗室正在研究新穎的單元,相關文獻中介紹了其他技術和記憶體單元設計。

Western Digital 在非揮發性記憶體方面的努力

Western Digital 研究團隊的 NVM 小組負責評估所有候選 NVM 記憶體單元設計。 

儲存單元不僅必須儲存資料,而且還必須將資料保留商業上可接受的時間。單元的速度必須落入 SCM 的目標延遲範圍內,單元的使用壽命必須滿足 SCM 的要求。單元必須可以使用目前的矽製造設備進行製造,並且如果要在資料儲存市場上取得競爭優勢,技術必須能夠擴充到越來越小的節點。 

為了完成這項任務,NVM 團隊必須研究現有材料和新材料,製造儲存單元,然後測試這些單元,並根據 SCM NVM 單元的目標規範確定單元特徵。 

有希望的儲存單元技術需要最佳化,沒有一個單元會在第一次檢查時滿足完整的規範,那些有希望的單元必須最佳化 (材料、製造工藝等)。此外,必須研究單元特性隨大小的變化,以確定該技術是否可擴充。 

確定合適的記憶體單元後,NVM 研究團隊將與 Western Digital 的其他團隊合作,研究將技術產品化並使用它來製造產品所需的條件。這需要從整合到操作系統到建造工廠以生產新技術的各種努力。

Western Digital 納米實驗室

為了實現這些目標,研究機構建造了納米級實驗室,這在儲存和記憶體產業是獨一無二的。

該實驗室擁有一套薄膜沉積工具、模式化工具、特徵分析設備和建模功能,用於製造、研究和開髮用於納米裝置的新型材料。

然後將這些材料模式化並與其他材料重疊,以生產納米裝置和測試電路,所有這些都在同一個實驗室中進行。在另一套電氣特徵分析工具中進行的測試完成了材料開發、裝置設計、製造和測試的週期。

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