企业级固态存储的新星 赶超NAND闪存
【文章摘要】虽然NAND闪存可能引领企业级固态存储的蓬勃发展，不过这种技术潜在的对手已经出现，包括相变内存（PCM）、磁阻随机存取内存（MRAM）和电阻式随机存取内存（RRAM）。PCMS,STT-MRAM和RRAM
大部分参与到这项游戏中的半导体生产商正在探索多项技术，包括PCM,MRAM和RRAM.不过除非这项替代品可以达到NAND这一水平的成本，否则该技术就无法在企业级存储上成为NAND真正的竞争对手，无论其技术有多领先。
“价格最接近的技术价格可能也是NAND的5倍以上，”美光技术公司NAND解决方案事业本部的市场总监Kevin Kilbuck在评论研究可替代技术的公司时提到。
同时，美光致力于多个领域，其中包括PCM（通过其在2010年收购恒忆半导体）以及自旋注入式磁化反转型MRAM（STT-MRAM）。Kilbuck说某些技术可能会作为NAND闪存的补充。
“这些技术各有优势，”Kilbuck说，“很难讲哪一项会胜出。”
Troy Winslow是英特尔公司非易失性内存解决方案事业本部的产品市场部总监，他通过电子邮件表示英特尔认为堆栈式PCM的变体，称为变相存储开关，为PCM单元层分配一个双向阈值开关，可以在企业级系统中发挥较MRAM更大的潜力。
英特尔和恒忆半导体在2009年宣布其证实了一块64Mb的测试芯片可以在一块晶体盘中堆栈成多层的PCM阵列层，这为存储更大容量，更高性能和扩展性，以及更低能耗的实现进行了铺垫。
不过，Winslow补充道，“NAND仍将企业级解决方案中保持长久的生命力。及时在几年内出现某种新技术，技术迁移也会花费数年。”
在2011年7月，海力士半导体公司和东芝公司发布了一则联合通告，关于其共同开发STT-MRAM的协议，两家公司认为这项技术因为其在速度，容量和功耗方面的优势，非常适合于智能电话。东芝拒绝提供更多的评论，不过其他公司则认为STT-MRAM最终也会在企业级系统中得以应用。
之后的一个月，三星电子有限公司宣布其对Grandis公司的收购，这表示三星公司也开始致力于STT-MRAM.三星将Grandis并入研发运营团队，不过STT-MRAM只是该公司投资的多项取代NAND技术中的一种。
“三星，这个全球最大的NAND供应商，在尝试晚所有方式之前是不会轻易让NAND被淘汰的，”科罗拉多州Silverton咨询公司的创始人和总裁Ray Lucchesi说，“NAND背后有太多的公司和利益，这项技术并不会轻易逝去。”
即便在长期角度上看，Forward Insight的Wong也并不认为MRAM或堆栈式变体PCM的价格可以和NAND那样。他说供应商目前都在希望用PCM和MRAM来补充或替换部分的DRAM,从本质上作为一种非易失性RAM,可以在掉电的情况下保持数据，而不像DRAM那样。他说这项技术在对于随机写操作敏感的工作负荷环境下极其有用，这种工作环境要求高I/O,比如数据库和财务应用。
不过，根据Wong的说法，RRAM比PCM或MRAM更有可能取代NAND.他说所有主要内存厂商都致力于RRAM,其工作原理在于电气两级变化电阻。HP公司有另一项名称，记忆电阻器。
“从理论上讲，RRAM是影响可扩展的技术，”Wong说，“不过对于任何一项要取代NAND的技术都必需可以进行堆栈，这在根本上是项挑战。
后继者也会受到NAND闪存技术外延的影响
与此同时，预测哪项技术更有希望成为取代NAND闪存变得非常困难，因为在这项技术首次出现后，NAND闪存本身比业内预期的获取了更长的生命周期，
“这些实验室里的天才们不断采取方式推动这项技术，哪怕只有额外的一两步工序，他们这样持续做了几乎10年，”加利福尼亚州洛斯加托斯的Object Analysis的创立者和首席分析师Jim Handy说，“谁敢说他们不会继续这样做上另外10年呢？”
Handy回顾了一份2003年英特尔开发者大会上的演讲稿，当时一名高级管理人员宣称NAND闪存无法超越60纳米的工艺水平。不过英特尔和美光科技持续将这种技术工艺从50纳米提升至34纳米，25纳米，直至现在的20纳米。Handy预期闪存会最终缩小到10纳米，并停止在大约8纳米这一极限值上。
通过工艺的提升带来了巨大的成本下降。将2个字节封装在每个单元的MLC或新兴的消费级的3层单元（TLC）闪存也降低了成本。不过这种创新也带来了负面效果，比如耐久度，性能和稳定性的降低。
到目前为止，生产商已经能够将2个字节的MLC NAND闪存应用在企业及数据存储中，并通过复杂的控制技术，误差纠正吗（ECC）和磨损测量技术进行补充。不过，由于受限于目前的晶体管技术，恐怕很难再有更多控制技术。
还有一种可能延续闪存生命周期的技术就是3D NAND,这种技术从三个维度堆栈内存单元。美光科技的Kilbuck将其比作一幢多层的办公楼，而非二维的NAND闪存那种在一个平面铺开的单层办公楼。
“目前针对二维的NAND单元何时会达到其扩展极限，业内尚有很多争论，”Kilbuck说，“我听到有人说还会有好几十年，也有人说会在几年内NAND就会按比例缩小，我们不得不转向诸如3D NAND之类的技术。”
Kilbuck也表示业内无法预计3D技术会面临怎样的挑战，并且其会延长NAND多久的生命周期，所有这些都要等到3D NAND大量生产后才会有分晓。
“闪存可扩展性的终结是每个人都担心的事情，这也是为什么他们转向其它技术的原因，”Object Analysis的Handy说。不过他认为现在断言PCM、MRAM、RRAM还是其它技术会胜出还为时过早。“假如NAND闪存在衰退之前还有另外10年的生命周期，那就意味着这些技术黑马还要等上10年才能有机会成为市场主导者。”
页:
[1]