MRAM,CBRAM,PCRAM,RRAM這些新型存儲器能用作內存嗎？

01-12

我理解這些存儲器如果成本合適，可以替代flash作為ROM存儲，但這些存儲器能夠代替作內存RAM嗎？

STTMRAM應該是最promising的，速度最快，穩定性最好，最有可能成為的SRAM的替代品，甚至有潛力發展到整個memory hierarchy，缺點是器件結構和工藝非常複雜。 Scaling seems to be another issue?

RRAM的resistive swithing原理至今還沒有被fully understood, 關於filament formation的解釋也是層出不窮。速度上次之，穩定性遜於STT，器件結構非常簡單(一般為3-layer 2-terminal device)，和CMOS完美兼容，目前cycleablity還上不去，但可能作為NAND Flash或者DRAM替代品。

PCRAM is dying, again. Micron一度接近將其產品化，但最終撤回。PCRAM器件結構比較簡單，原理也被研究的很透徹了。主要缺點為寫速度相對於讀速度慢太多，穩定性也一般。由於對RESET操作有fast thermal quenching的要求，很難和CMOS工藝完全兼容。以後可能作為NOR Flash的替代品，或者NAND Flash和DRAM之間的cache，在Reconfigurable logic領域可能會有更多作為。

以後想到啥再補充。

其他的不是很了解，但是MRAM是可以代替SRAM的。

SRAM的特點是讀寫的速度快並且功耗低，但是現在常用的存儲單元需要六個管子，面積較大，而MRAM的存儲單元只需要一個管子和一個MTJ就可以實現，大大降低了面積。

比如飛思卡爾MR2A1AV是種 4Mb，擴展溫度範圍的3.3v非同步存儲器，讀取周期為35ns。它採用標準的SRAM引腳，可以兼容SRAM和其他nvRAM產品，其速度完全可以替代SRAM並且集成度遠大於SRAM。

再比如今年IBM公司展示了一種11nm的STT磁性隨機訪問存儲器。在對設計方案進行測試時，其每14億次寫入中僅存在1次寫入錯誤，配合標準糾錯技術即可實現完美存儲效果。這種高速128kb MRAM芯核採用0.18微米基於邏輯的加工工藝製造，據說是迄今報道的MRAM所用的最小線寬。

但MRAM 的工藝不能很好的和CMOS工藝相結合，這是至今難以大規模量產的原因。

非易失性存儲器這些年來很火，不管是學術界還是工業界，不管是在材料器件層，還是在系統結構層面。

STTRAM（MRAM）讀速度和SRAM差不多，寫差2-4倍，基本用來替代SRAM，即用作CPU緩存

、寄存器。

PCRAM基本用來替代DRAM，但是存在讀寫不對稱（主要表現在寫操作的速度慢，能耗高），並且存在寫壽命的問題（寫10^8次就掛了）。

RRAM現在底層材料眾多，特性並不相同。但ICS"13上有一篇文章用RRAM做NAND Flash的替代者，可以搜索這篇文章：Design of a Large-Scale Storage-Class RRAM System

現在學術界很多論文是將NVM（例如PCM）掛在內存匯流排上，充分利用NVM的位元組定址和非易失的功能，作為Storage class memory（SCM）來使用，這就好像將傳統的主存（DRAM）和外存(Disk/Flash)合併一樣。

以上。