英特尔和美光明年量产新一代非易失性存储器

　　英特尔和美光科技于2015年7月28日发布了“3D XPoint技术”，英特尔称其为“自1989年NAND闪存问世以来，内存技术时隔25年多取得的新突破”。两家公司还利用该技术开发出了NAND闪存中比较普遍的容量为128GB的芯片。

　　设想应用于需要快速处理大量数据的领域。例如采用8K超高精细影像的游戏、面部识别及语音识别等图案匹配、基因分析等。

　　两家公司将于2015年底向特定客户供应样品，2016年正式开始销售。

　　访问时间与DRAM相当

　　简单地概括其特点，可以说3D XPoint是访问时间与DRAM相当的高密度存储技术。不过，该技术也有局限性，包括可擦写次数不足以取代DRAM、取代NAND闪存的成本较高等。

　　英特尔等公布了以下三项性能：(1)访问时间为数十ns，只有NAND闪存的1/1000，(2)可擦写次数为数千万(接近108)次，是NAND闪存的1000倍，(3)内存单元的密度是DRAM的10倍。

　　虽然访问时间与DRAM相当，但单元密度与NAND闪存处于同等水平。不过，可擦写次数与DRAM相比还有很大差距。虽然大幅高于NAND闪存，但用于需要擦写1014～1015次的主存储器还远远不够。

　　英特尔副总裁、非易失存储器解决方案事业部总经理Rob Crooke表示，“成本将介于(每GB成本在几十～一百日元的)DRAM与(每GB成本为几日元的)NAND之间”。不过从目前来看，其价格可能接近DRAM。因为美光首席执行官Mark Durcan说，“NAND闪存的成本非常低，新技术不会对其构成威胁”。

　　结构与相变存储器专利相似

　　英特尔等对3D XPoint做了如下介绍：(1)是基于2层以上交叉点结构的电阻变化型非易失性存储器，(2)材料以化合物为基础，(3)名为“选择器(Selector)”的取代晶体管的开关技术是一大关键，(4)两家公司都从10多年以前就开始研究，从2012年开始合作开发(图1(a))。

　　图1：可能采用相变存储器技术

　　3D XPoint的结构(a)和美光于2015年3月公布的基于交叉点结构的相变存储器专利(US20150074326)中的元件结构(b)。除有无中间电极等之外，结构基本一致。(图：(a)由英特尔提供，(b)中的红字和红框是本站记者添加的) (点击放大)

　　但是，英特尔和美光并未公布具体采用了哪种非易失性存储器技术。NAND闪存以外的非易失性存储器都属于电阻变化型。因此，各新闻媒体有着各种不同的揣测。

　　目前，日经技术在线预测最有可能的是相变存储器(PCM或PCRAM)。PCM的原理是，材料受热量影响在非晶态和晶体态之间切换，电阻值会随之发生变化。这也是英特尔和美光都拥有悠久开发历史的技术。

　　尤其是美光于2015年3月公开的PCM专利，其结构与3D XPoint相似(图1(b))。这项专利中的选择器采用的技术是，利用与相变存储器材料基本相同的材料实现了电流开关功能。

　　PCM在访问时间、可擦写次数及单元密度等性能方面也与3D XPoint基本一致(表1)。部分媒体认为，虽然ReRAM被看好，但ReRAM的瓶颈在于可擦写次数较少。还有媒体推测3D XPoint与名为CeRAM*的PCM技术接近。但是，CeRAM还处于开发初期，并且使用不能称作化合物的氧化镍(NiO)。

　　表1：3D Xpoint与新一代非易失性存储器技术群进行比较

　　* CeRAM：correlated electron RAM。将氧化镍(NiO)作为相变材料的非易失性存储技术。利用“量子相变”性质，即材料的能带结构在金属与半导体之间切换的性质。思美公司(Symetrix)是目前该技术的主要开发者。

　　而由PCM发展而来、提高了数据读取时的吞吐量等的TRAM*也有2MB的试制品，3D XPoint也有可能采用这项技术。 (记者：野泽 哲生)

　　* TRAM：topological switching RAM。日本产业技术综合研究所和日本超低电压元器件技术研究联盟(LEAP)开发的非易失性存储器技术。通过优化PCM的晶体结构、缩短相变时的原子移动距离等，将数据读取写入时的吞吐量提高到了PCM的3倍