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AI主桌上,不止有GPU,還會有新型存儲

2023-04-17 08:25

本文來自:啟哥有何妙計 ,作者:陳啟

有人説,聽你一直説新型存儲如何如何,科普下唄。

好吧,我就從我所掌握的信息給大家講一下我的觀點。這些觀點不成為各位看官老爺買賣股票的理由。

我判斷,也許2年內,不知道什麼時候,新型存儲有可能成為下一個半導體板塊的熱點(炒作)題材——就像四年我預判碳化硅,氮化鎵那些化合物半導體一樣,我認為一定會有這樣的機會存在,屬於提前2年預判市場的預判。

01

存儲行業的現狀


存儲器,英文就是Memory,記得有個網劇神字幕:海記憶體知己,天涯若比鄰。因為內存在日本,中國臺灣地區翻譯成記憶體,所以會出現這種怪異的臺詞字幕。

這簡直是用「如果」這個詞造句——牛奶不如果汁好喝的既視感。

從存儲的介質上來講,有磁盤,有光盤,有利用電荷特性的半導體存儲技術等等,當然今天聊的是半導體存儲特性。

從讀取性質又能分RAM隨機性和ROM只讀。從是否斷電能保存數據,又分為易失性和非易失性。從實際產品上講,易失性的主要產品就是DRAM和SRAM,它們速度很快,但是斷電不保存數據了,所以叫易失性存儲。

SRAM是靜態隨機存取存儲器,它的速度非常快,但是需要浪費大量晶體管來存儲數據,現在SRAM作為單獨的芯片幾乎看不到了,大多早就被整合到SoC核里,變成L2緩存了。

DRAM叫「動態隨機存取存儲器」,也就是常説的內存條,而大家看到的DDR5內存,實際是指DDR SDRAM 第5代內存技術標準。DDR只是DRAM其中的一種技術標準。

國產長鑫內存條,你不買我不買,國產存儲怎麼發展?

非易失性是就是指斷電能繼續保存數據的,也就是各類FLASH,翻譯過來就是閃存,它的作用和傳統機械式硬盤一樣,永久保存各類數據。

長江存儲的致鈦系列固態硬盤

FLASH也有兩大類,NAND 和Nor,其中NAND佔絕對主導。比如我的手機是128G的容量,這個容量就是由NAND提供的。NAND FLASH的成本已經降低到非常低的水準,我看了一下,現在1T的固態硬盤也就300塊錢左右,價格和1T的機械硬盤沒啥區別,所以NAND的固態硬盤對傳統機械式硬盤已經全面替代了。

Nor容量不大,速度也不快,但是可以支持芯片內執行。說白了Nor上可以灌系統,程序和算法,而且這些程序在直接在Nor內部就能運行,不需要拷貝到RAM(內存)再進行處理,因此省下了RAM這個器件,所以Nor在一些嵌入式領域用途十分廣泛,Nor和其他處理器芯片比如MCU綁在一起做一個小方案內部就能執行程序,且無需RAM,因此在工控領域用的非常多,當然TWS藍牙耳機爆發,Nor也受益不少。

非易失性的除了FLASH,之外還有EEPROM,OTP等小眾產品,這類芯片佔比更小,EEPROM是電子可擦寫式的只讀存儲器,只在類似門禁卡,測量儀器,水錶,煤氣表,遙控器之類的地方有應用。

總結起來就一句話,DRAM和NAND FLASH佔市場的絕對大頭佔到95%,Nor和其他類佔小頭只有5%都不到。

整個存儲市場在2022年總規模達到1334億美金,佔到整個集成電路市場的23%,是集成電路里最大細分領域。所以整個存儲器的漲跌,會極大影響整個半導體市場的表現,堪比CPI,China Pig index。

上一輪的存儲大周期是從2015年-2018年智能手機爆發式增長大年帶起來的節奏。2018年巔峰期整個存儲行業市場規模超過1700億美金,但是去年就不行了,由於智能手機出貨量和巔峰期相比削掉了足足三成,因此存儲也下滑到只有1300多億美金的市場規模。

但是目前來看,AI,高性能計算,大數據模型的訓練等市場的爆發,又望再次帶起存儲的景氣周期,今年預計整個存儲又能到1400億美金左右的規模。這就是我此前文章説的問題。這點上我越來越樂觀,存儲周期拐點已經是非常確定的,三個月內自然見分曉。

所以,儘管都是半導體,但是每個細分市場的冷暖周期並不完全一樣。

存儲器就像大宗商品,隨着整個經濟冷暖周期漲跌起伏巨大,而功率半導體更像是一個穩定增長的市場。得力於新能源和新能源汽車的雙輪驅動,目前每年穩定增長15%-20%,功率半導體更像是你家吃的鹽,雖然總量佔比不多,但是隨着人口增加而穩定增長。

02

存儲器的制約


既然今天要講新型存儲,肯定是原有的存儲方案和技術有不完美的地方,所以需求方在尋找更好的替代方案,這纔有新型存儲的發揮空間。

從系統的角度講,內存DRAM和NAND之間速度差別非常大,但是性質又完全不同,NAND是非易失性的永久保存數據得靠它,但是這速度起不來始終是個大問題,會成為系統瓶頸。

DRAM的提速已經有了完美的解決方案,就是HBM。

從系統的角度考慮講,隨着高性能計算,AI大數據模型訓練,大量數據計算對CPU/GPU和DRAM之間的通信變的非常重要,在這種背景下,HBM內存+TSV通孔硅直連的方案開始崛起。有一個算一個,從英偉達,AMD到英特爾,早已經開始玩這些東西了。

HBM是幾顆DRAM顆粒進行堆疊,能提供超強的傳輸速度。

在2022年1月份,JEDEC組織發佈了HBM 第三代的標準規範,編號JESD238。

單針腳傳輸率為6.4Gbps,配合1024-bit位寬,單顆最高帶寬可達819GB/s,4顆就是3.2TB/s,6顆可達4.8TB/s。

獨立通道從8翻倍到16個,再加虛擬通道技術單顆支持32通道。支持4層/8層/12層 TSV通孔硅堆棧技術,未來會拓展到16顆內部堆疊。

目前主流的12顆堆疊帶寬能提供驚人的896GB/s,各位要知道這已經是普通DDR5 內存的十幾倍!當然價格也很嚇人,這個成本普通用户是用不起的,只有那些雲計算,數據中心的大公司才玩得起。

海力士的HBM3產品

只有這種性能的內存才能滿足那些變態的高性能處理器,才能讓內存不成為系統的短板。

當然HBM嚴格意義上並不是新型存儲,它是原有內存技術的一次升級,通過多顆裸Die堆疊,提供恐怖的傳輸速度和帶寬。

HBM3產品落地后,再加上把SoC和HBM內存直接封裝到一起,顯然內存不再是系統瓶頸,大數據存放的NAND FLASH纔是。

那NAND怎麼發展呢?

03

新型存儲技術百花齊放


NAND FLASH也就是目前普及的固態硬盤,它比機械硬盤速度快多了,而且工作的時候可靠性更強(機械硬盤很容易壞),但是它們在海量的數據存儲讀取擦寫面前依然不夠強大。

目前企業級用的固態硬盤,大多是SLC的NAND固態硬盤。

所謂SLC,MLC,TLC,QLC的意思是每一個Cell能表示幾位比特的信息,SLC就是1個,MLC是2個,TLC是3個,QLC是4個。

顯然同一個Cell單元要表示4比特的信息要比1比特容量大很多,但是隨之而來的問題是電壓太接近,一旦有干擾就很容易發生錯誤。因此QLC雖然成本最便宜,單位存儲密度最高,但是它的尋址時間,讀取時間,擦寫時間,可讀寫次數壽命等性能指標都是最差的。

SLC的存儲密度,單顆NAND可用容量是最低的,但是各方面性能是最強的,和QLC剛好相反。當然企業級用户,要的不是性價比,人家追求的是極致性能。容量不夠?那就再加錢唄,上更多的固態硬盤。

但是NAND無論怎麼提升,讀寫速度極限擺着這里,有沒有更快,更好的方案?

於是各種新型存儲的技術開始百花齊放,包括PCM,MRAM,FeRAM,RRAM等。

下面一個個介紹,順帶科普,如果説法有錯誤,往大佬指正。

04

生不逢時的PCM


PCM是第一個商業化的新型存儲技術,但是它遇到了英特爾高管制定的失敗到家的產品策略。

PCM是相變材料phase change material,是指在物質發生相變時,可吸收或釋放大量能量(即相變焓)的一類材料。由於相變材料是利用潛熱儲能,儲熱密度大,蓄熱裝置結構緊湊,並且在相變過程中本身温度基本不變,易於管理,現在成為新型存儲的一個主要方向。

PCM存儲器是一種高性能、非易失性存儲器,基於硫屬化合物玻璃的新型存儲器。與基於NAND的傳統非易失性存儲器不同,PCM可以實現幾乎無限數量的寫入。此外,PCM器件的優勢還包括:訪問響應時間短、字節可尋址、隨機讀寫等,也是諸多被稱為能夠「改變未來」的存儲技術之一。

從2006年開始,英特爾和美光搞了將近十年,直到2015年,驚艷亮相,取名3D Xpoint,英特爾的傲騰存儲系列中部分型號的就用上3D Xpoint 相變存儲器。

圖片來自網絡

PCM相變存儲對比原來NAND FLASH有更快的讀寫速度,幾乎永久的使用壽命,存儲密度極高,而且有特殊的抗輻照特性在國防軍工領域有特殊應用,當然由於相變材料的原因功耗大於普通NAND,最大優點便是速度直逼DRAM,遠超當下的NAND,讓NAND的尾車燈都看不到的那種,同時在斷電的情況下可永久保存數據,相當於DRAM和NAND FLASH功能二合一。

聽起來很厲害對吧,雖然二合一看起來可厲害了,但是反過來説,到PCM定位到底是替代DRAM呢?還是替代NAND呢?還是介於兩者之間的一個補充?

顯然,PCM和DRAM相比,除了價格,全是缺點;PCM和NAND相比,除了價格,全是優點。

這就尬住了,你是把PCM當硬盤用,還是當內存用?這個定位有點謎啊!

企業級用户當內存用嫌它慢,當NAND用,又嫌棄它貴,同理普通消費級用户,花這麼貴的價格上PCM相變存儲圖啥?

不管如何,英特爾當年也確實把它商業化了。

圖片來自英特爾

英特爾把這東西定位於DRAM和固態硬盤之間的融合。

從上面這個圖大家也能看出來,PCM比DRAM速度略慢,但是能永久保存數據,它和NAND同樣能斷電保存數據但是速度快很多,且讀寫壽命和隨機讀寫性能是碾壓NAND的,唯一的缺點是大容量傳輸的時候和NAND比沒有明顯優勢。

英特爾為3D Xpoint技術找了兩個產品落地點。

第一、是針對數據中心客户提供傲騰持久內存產品,它將3D Xpoint技術封裝到內存條中,用來代替傳統的DRAM內存,傲騰DIMM比DRAM擁有更高的位密度,並且擁有持久性和非易失性特性,在斷電之后也不會丟失數據,依賴於大內存工作的數據中心可以更快在重啟中實現快速響應,這在以往是不敢想象的。

第二、是給服務器和客户端PC市場提供高性SSD產品,為其提供當時HDD和SSD都不具備的高速緩存表現。

但是成本上的缺點和產品定位上的錯誤,直接把3D Xpoint 按死在地板上。

3D Xpoint設計雖然可以通過層級堆疊實現更高的容量,但是3D Xpoint每比特的製造成本遠高於NAND,因此和最貴的SLC的NAND SSD固態硬盤比,傲騰的價格還是高高在上。

再加上英特爾非常封閉,又不開放IP,又不開放技術讓別人代工,連和英特爾合作開發3D Xpoint的美光鬧了半天也沒有拿到任何核心東西。

沒人陪你玩,就不可能通過大規模投入來拉低成本把整個行業做大,技術再好也難以推廣,畢竟商業市場,拋開成本談技術是耍流氓行為。

但是英特爾當時還沒有感受到生存危機,不敢做出違背祖宗的決定,於是一直這麼狹隘封閉。

所以真正的數據中心以及企業級用户覺得PCM有點雞肋,但是好歹還有不少其他高端用户可以用啊。

於是英特爾決定推出一款小容量的,價格還勉強能接受的產品,叫傲騰900。

然后這個時候英特爾又干了一件更難以描述的事:竟然想讓16G/32G傲騰來加速機械硬盤,還取了名字叫「傲騰內存」,然后還很沙雕的和客户特意解釋:「這個內存不是真正的內存,是插在M.2接口上給傳統HDD機械硬盤加速的。」

我服了這智商。

M.2接口,在主板上一般就一個,很寶貴,正常人一般都會插一塊M.2接口的SSD固態盤會當系統盤用,誰會想到給機械硬盤當加速盤/緩存盤用?

而且這個價格比普通SSD貴多了,沒有任何性價比,效果也一般。

而且英特爾還偷懶,根本不想開發專門的主控,實際上就是把一個小容量傲騰和第三方主控的QLC SSD整合到一起,安裝到電腦后還要設置一番,否則就只能在系統中看到兩個獨立的盤,一個傲騰、一個QLC SSD。

見過雞肋的產品,但沒見過這麼雞肋的。

所以3D Xpoint技術推出以來,儘管技術非常驚艷,但是商業化非常緩慢,市場叫好不叫座,產品線始終處於虧損狀態。產品定位不清楚,讓3D Xpoint根本沒有很好的應用場景,始終沒有客户埋單。

2021年,美光在對英特爾徹底失望了。在合同到期后,宣佈將把位於美國猶他州Lehi廠的原來生產3D Xpoint芯片工廠出售給德州儀器,這筆資產出售的的交易價格為15億美元,而十年間英特爾前前后后的鉅額投入全部打了水漂。

2022年英特爾出售了自己旗下的存儲業務給海力士,從此這個以內存起家的英特爾徹底告別了存儲市場了。

驚艷一時的 3D Xpoint PCM相變存儲器就這樣落幕了。

想當年,英特爾在奔騰4剛開始時候,強行捆綁銷售i850主板和Rumbus內存條。儘管RumBus的內存技術非常強,遠強於當時普通的SDRAM,但是由於過於封閉的生態,高昂的換製程成本,導致所有內存廠都無法接受,連紅極一時的奔騰4處理器都差點搭進去,最后不得不揮淚砍掉,所以同樣的錯誤,英特爾犯了兩次。

所以説PCM是個非常有創意的新型存儲技術,只可惜它誕生於英特爾,生不逢時的PCM就這樣隕落了。

05

蓄勢待發的MRAM


MRAM是Magnetic Random Access Memory,中文名稱「磁性隨機存取存儲器」,它的核心是MTJ,Magnetic Tunnel Junction,中文名稱「磁性隧道結。

MRAM的技術核心原理是「自旋電子學」,這技術可是獲得了2007年諾貝爾物理學獎!所以MRAM也算是自旋電子學理論發展的重要產物。

不同於半導體存儲技術利用的是電子的電荷特性,MRAM利用的是電子自旋特性實現存儲功能,也就是説自旋磁性方向會出現不同的電阻特性,低電阻和高電阻,這兩種截然不同的電阻狀態來代表二進制的「0」和「1」。

從自身特性講,MRAM具有非易失性、讀寫速度快、能耗低、集成密度高、耐久力強、天然抗輻射和隨工藝節點等比微縮等優點,等於兼具Flash的非易失性、媲美DRAM的高速讀寫特性、媲美FeRAM的極高擦寫次數,在工業控制、企業級存儲、人工智能、汽車電子、高可靠等應用領域有廣泛的應用前景。

優點總結下來有以下幾點:

1、MRAM能耗很低,其工作電壓和邏輯電壓差不多在1.1V左右,遠低於eFLASH的8-10V,且寫入過程不需要先擦寫。MRAM在改善功耗方面遠超硅基SRAM和NAND,特別適用於部署在邊緣端設備。

2、速度快,耐久強。MRAM可以達到納秒級別,高於eFLASH的微秒級別.

3、集成度高於硅,隨着工藝等比微縮,具有良好的成本優勢。MRAM只需要一組隧穿結就能是存儲單元,而SRAM的6個晶體管代表一個存儲單位,而且MRAM隨着工藝微縮可以做到7nm以下,但是FLASH在因為自身物理機制限制,28nm以下就比較困難了,因此存儲密度優勢非常明顯。

最關鍵的是MRAM工藝方面比PCM友好太多了,80%以上的工藝和CMOS工藝兼容,只有在頂層金屬互聯方面磁性存儲部分需要一些特殊的工藝,但是整體也僅僅增加了3層額外掩膜而已。

MRAM並不是很新的技術,和PCM一樣,在業內已經探索十余年了,到現在市場也慢慢接受了MRAM,至少大家普遍認為MRAM在28nm以下的嵌入式存儲技術上是不錯的解決方案,因此便成為eFLASH和eSRAM,L3以及層級緩存的應用的最佳替代方案。

所以相比PCM的定位模糊,MRAM就非常明確,我要替代eFLASH和部分SRAM功能,最直接的説法就是對Nor 進行降維打擊。

從商業模式上而言,MRAM可以直接賣知識產權IP,在FAB給客户製造的時候直接抽成,也可以直接做成芯片,替代Nor FLASH。當然賣IP賺不了大錢,賣芯片能賺更多,但是要考慮終端應用場景,得搞成pin-to-pin,讓現有Nor客户能直接無縫銜接,畢竟人家積累的多年的代碼要灌進去。

不過根據灑家行業內瞭解情況是,現在MRAM用量太小,能代工的FAB非常有限,而且MRAM特殊的工藝,有和其他產品交叉污染的風險。雖然早在好幾年前三星,臺積電,包括國內一些FAB都開發出來了相對應的工藝包,但是實際上並沒有大規模量產的經驗。

磁性材料的需要特殊的設備,國內有家半導體設備新勢力叫魯汶儀器,出道就是專門干磁性材料刻蝕設備的公司,所以一個行業要靠大家共同搞,你搞設備,我搞材料,他做工藝,我出IP,才能共同進步,共同繁榮。

06

左右迷茫的FeRAM


FeRAM 也就是鐵電存儲器,這個鐵電和金屬鐵沒有關係,是一種包含可以自發極化的鐵電體晶體材料。

它有兩種狀態,可以通過外部電場逆轉。當對鐵電晶體施加電場時,中心原子沿電場方向在晶體中移動。當一個原子移動時,它會穿過一個能壘,導致電荷擊穿。內部電路對電荷擊穿作出反應並設置存儲器。去除電場后,中心原子保持極化狀態,使材料具有非易失性,因此保持了存儲器的狀態。因為整個物理過程沒有原子碰撞,

因此,在外加電場作用下,鐵電材料的極化特性會發生變化。當這個電場被移除時,數據仍然可以被保存。在沒有外加電場的情況下,極化特性有兩種穩定狀態。圖1是鐵電材料電容器的磁滯回線,顯示了鐵電電容器在不同外加電場下的不同極性。其中,最重要的兩個參數是剩余極化程度Pr和矯頑場Ec。在沒有電場效應的情況下,+/-Pr 代表「0」和「1」兩種狀態。要獲得這兩種狀態,所施加的電場必須大於+/- Ec,此時還確定了所需的閾值電壓。

經過多年的研發,主流鐵電材料主要有兩種PZT鋯鈦酸鉛和SBT鉭酸鍶鉍。

PZT是研究最多和應用最廣泛的。它的優點是可以通過濺射和 MOCVD 在較低温度下製造。具有剩余極化大、原料便宜、結晶温度低等優點。它的缺點是疲勞退化問題,並導致對環境的污染。此外,這些材料的薄膜沉積過程已被證明是非常具有挑戰性的。同時,這些材料極高的介電常數是它們集成到晶體管中的一大障礙。

由於PZT有污染問題基本被禁用,只能是搞SBT材料。

SBT最大優點是不存在疲勞退化的問題,而且不含鉛,符合歐盟環保標準,但是缺點是工藝温度高,工藝集成困難。

換句話説鐵電材料,在沒有找到更好的材料之前,無論是PZT還是SBT都存在沒有辦法合理的商業化路徑的問題。

儘管看起來很美妙,FeRAM和MRAM,PCM特性也非常相似,斷電能保存數據,同時速度比NAND快很多,功耗低,讀寫速度快,具有抗輻照能力等優點。

但是FeRAM,工藝困難,就是價格貴,而且不如MRAM有持續挖掘存儲密度的潛力,換句話説,容量做不大。只能是類似PDA,電錶,智能卡,穿戴設備之類,業內對突然斷電有數據保存要求的領域有一些機會。

迷茫的FeRAM,何去何從?

07

逆襲的RRAM


RRAM,是憶阻,輪「工齡」比MRAM,PCM等都要長,一路走來足足花了25年。

2008年,惠普公司提出一種被稱為憶阻器(memristor)的 RRAM,將其用在面向未來的系統「The Machine」上。但惠普在這項技術上努力多年之后卻轉向了一種更加傳統的內存方案,退出了憶阻器的道路。

2014年前后,自2011年開始與索尼一同開發RRAM的美光退出項目,轉而開始與英特爾合作重點開發另一種存儲技術 3D XPoint。

從1990s到2010s,RRAM走過了功能機時代,跨過了智能終端時代,一直被研究,從未被大規模應用,幾乎被時代遺忘。

而現如今,RRAM在Ai時代,再次被提起,成為「破除存儲牆」的關鍵之一。國內外大廠又重新拾起RRAM,RRAM重燃希望。

2022年11月,英飛凌和臺積電宣佈,兩家公司正準備將臺積電的電阻式RAM(RRAM)非易失性存儲器(NVM)技術引入英飛凌的下一代AURIX™MCU微控制器。

過去業內對於RRAM最大的質疑,無外乎「工藝不成熟、商業化迟迟不能落地」。

2021年,晶圓代工廠臺積電現身,為RRAM站臺:宣佈40nmRRAM進入量產,28nm和22nmRRAM準備量產,此外UMC,SMIC,等都建立可量產的商業化RRAM工藝線。

昕原半導體主導建設的RRAM 12寸中試生產線順利完成了自主研發裝備的裝機驗收工作,實現中試線工藝流程的通線,併成功流片,合肥睿科微等也已經研發出相應的產品,併成功流片。

質疑被一步步打破,RRAM正式迎來自己的逆襲之路。

要想避免PCM過去的失敗,首先就要找準應用方向。目前業內沿着存儲應用和存算應用開始前進。

在存儲上,英特爾,松下宣佈將RRAM用於MCU領域,也就是前文説的,AURIX ™MCU微控制器。

在存算應用領域上,首先RRAM找自己明確的定位,由於擦寫次數的問題,以及容量無法做大,於是有公司主攻內存緩存,打破「存儲牆」。

08

打破存儲牆


隨着AI算力需求走向100Tops、1000Tops甚至更高水平,以及對於能效比需求走向10TOPS/W、甚至100TOPS/W以上,傳統馮·諾伊曼架構「招架不住」了。

這是因為在馮·諾伊曼架構之下,芯片的存儲、計算區域是分離的。計算時,數據需要在兩個區域之間來回搬運,而隨着神經網絡模型層數、規模以及數據處理量的不斷增長,數據已經面臨「跑不過來」的境況,成為高效能計算性能和功耗的瓶頸,也就是業內俗稱的「存儲牆」。

存儲牆相應地也帶來了能耗牆、編譯牆(生態牆)的問題。例如編譯牆問題,是由於大量的數據搬運容易發生擁塞,編譯器無法在靜態可預測的情況下對算子、函數、程序或者網絡做整體的優化,只能手動、一個個或者一層層對程序進行優化,耗費了大量時間。

這「三堵牆」導致算力無謂浪費:據統計,在大算力的AI應用中,數據搬運操作消耗90%的時間和功耗,數據搬運的功耗是運算的650倍,打破「存儲牆」勢在必行。

於是,能夠打破這三堵牆的「存算一體架構」漸入人們的視野。該架構將存儲和計算的融合,徹底消除了訪存延迟,並極大降低了功耗。同時,由於計算完全耦合於存儲,因此可以開發更細粒度的並行性,獲得更高的性能和能效。

目前,實現存算一體有兩種存儲器件的選擇:

1、第一種是基於傳統的易失性存儲器,例如DRAM和SRAM,但由於DRAM製造工藝和邏輯計算單元的製造工藝不同,無法實現良好的片上融合,而SRAM難以進行片上大規模集成,同時,因為SRAM和DRAM是易失性存儲器,需要持續供電來保存數據,仍存在功耗的問題。

2、第二種是結合非易失性新型存儲器。新型存儲器通過阻值變化來存儲數據,而存儲器加載的電壓等於電阻和電流的乘積,相當於每個單元可以實現一個乘法運算,再匯總相加便可以實現矩陣乘法。在這種情況下,同一單元就可以完成數據存儲和計算,消除了數據訪存帶來的延迟和功耗,是真正意義上的存算一體。

另外,傳統存儲器所具有的易失性、微縮性差等問題可以被新型非易失性存儲器很好地解決。隨着RRAM工藝逐漸成熟,可以支持大算力芯片的量產。此時,RRAM具備的「低功耗、低延迟性、高密度」等優勢愈發凸顯,通過將RRAM存儲技術與存算一體架構結合,無疑會產生1+1>2的效果,從而打造高算力、高能效比的AI芯片,特別其低功耗,在邊緣側Ai是絕佳的應用場景。

當然不僅僅是RRAM,從道理上來講,PCM,FeRAM,MRAM歸根到底都是要打破存儲牆,填補DRAM和NAND之間的空白地帶。

09

結語


從產業角度而言,新型存儲確實自己獨特優勢但是也有其弱點,有些是成本, 有些是工藝難度,有些是自身特性的限制。但是隻要找準落地應用場景,配合合理的產品線,能夠做到揚長避短,加以時日新型存儲必然成為半導體又一風口,就像多年前的碳化硅一樣。

現在大家都知道碳化硅是種很好的材料,但是一直沒有找到突破口,直到特斯拉宣佈碳化硅上車,大家猛然發現,碳化硅的各種特性完美匹配電動汽車的應用場景。到現在,但凡搞功率半導體的廠家,都在紛紛進入碳化硅領域,開發相關工藝和產品,積極佈局碳化硅。

也許有一天,DRAM,NAND,Nor公司,特別是Nor公司也會像當年功率半導體公司擁抱碳化硅一樣,去擁抱PCM,MRAM,FeRAM,RRAM等新型存儲,從實際應用角度出發,在傳統DRAM和NAND之間,找到完美的落腳地。

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