存储器的未来 研究晶体或…？

在商业方面，半导体市场目前每年收入大约可达 3000 亿美元，存储器芯片对 此做出了重大贡献，但是它每年的占有率极不稳定。 制造商立足市场的成本 很高，利润越来越微薄，只能在旺季才能赚取利润，或许，除非您恰好是市 场领导者。 在过去十年间，该行业的主要供应商数量（占据了 5% 以上的市 场占有率）明显减少，或者说我们已看到存储器供应商已在大势整合。 这种 情况首先出现在 DRAM 行业，在过去几年间，非易失存储器 (NVM) 的领先制 造商群体（多半为闪存供应商）中已改组。

在技术方面，存储器芯片开发的主要挑战在于与微处理器提高的性能保持同 步并提供快速且和较低功耗的存储器。 存储器制造商的压力越来越大，以 改进体系架构并移至更小的工艺节点，虽然存储器一直在硅工艺开发的驱动 者。 领先 DRAM 制造商现在以 30nm 的规格节点开始生产，一些供应商更供 应 25nm的规格工程样本。 在 NAND 闪存中，闪存存储器最常见的类型用于 固态驱动器、USB 闪存驱动器和多媒体存储卡中的数据存储，领先的制造商 现在开始生产 64 位存储器，采用 20 到 30nm 的过程技术。

随着 3D 存储器技术日益重要，还需要创新型存储器架构和结构：在技术过程 阶段，DRAM 存储器单元采用 3D 结构设计，在硅压模阶段，使用 TSV（硅 片直通孔）互连进行 DRAM 压模堆叠，以满足高密度需求。 3D NAND 闪存 存储器（带垂直门结构）具有长寿命和高可靠性，前景很好，明年左右即可 实现。

另一个问题是下一代高吞吐互连标准的可能性。 2011 年初，JEDEC 宣布了 通用闪存 (UFS) 标准，设计成为最高级的规格，用于嵌入式和可拆卸基于闪 存的存储器存储。该标准特别为要求高性能和低功耗的移动应用和计算 系统而定制。

当前，闪存市场正在经受强劲的增长，由智能手机消 费型设备（例如平板电脑和智能手机）中对快速、 低功耗存储器要求的日益增加而驱动。 来自 IHS iSuppli 分析师 2010 年的数据显示未来几年用于移 动应用的领先存储器技术将是 NAND 闪存。 预计到 2011 年，存储器总收入将占到移动产品的一半，接 下来是 DRAM，占到了市场份额的三分之一，NOR 闪存存储器位居第三。 补充说明一下，这不会降低 传统硬盘驱动器的地位，提供日益增长的高密度存储 功能，但预计不会很快出现在便携式计算、服务器或 移动消费型市场上。

虽然它不可能发生在不久的将来，但由于它不断发展 规模，闪存寿命仍长久，也许发生在现在存储器技术 中的一些最有趣的开发是可长期替代闪存，用于独立 和嵌入式应用。 与闪存相比，领先的竞争者具有多 个优势，例如 100 倍更快的读取/写入时间和明显更 长的周期寿命：

不同级别的电流应用到 PCM 中的玻璃类材料时，将 生成相变存储器 (PCM) 数据，从而更改晶体和非晶 质状态之间的材料物理结构。 因为电流可以可变级 别提供，PCM 允许每单元大于 1 位的数据存储。

铁电体随机存取存储器（FeRAM 或 FRAM） 与 DRAM 类似，允许在读写操作中随机存取 每个独立的位。 它具有一个使用铁电材料的 电池电容器，可以应用电场来极化材料。

磁阻式随机访问内存 (MRAM) 和第二代 MRAM， 称为 SST-MRAM（旋转传输扭矩 MRAM）使 用磁性存储元件。 该技术不仅可允许替代闪 存，还可替代 DRAM 和 SRAM 存储器。

电阻性 RAM (RRAM) 技术基于两种稳定电阻性 状态（低/高）之间的电阻元件材料的电子切换 （电流或感应电压）。 研究机构 IMEC 预计带 叠栅式结构的 RRAM 设备可以 11nm 的规格进 入市场。 它坚信闪存规模可发展为 20nm，带 SONOS（硅 - 氧化物 - 氮化物 - 氧化物 - 硅）闪 存，用作中间步长，采用 17nm 和 14nm 节点。