非易失性存储发展现状及展望.docx
上传者：jiyudian11
2022-06-08 15:02:35上传
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工程是可逆的。用于存储电荷的面积越大，分离出的电荷越密集，其电容量越大相对锂离子电池，超级电容的储能为物理过程，具有如下优点[6]：充电速度快，
充电10秒〜10分钟可达到其额定容量的95%以上；循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1〜50万次；能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率》90%安全可靠、适用温度范围宽（-40°C〜+70°C）、无污染。
3.2 存储器性能差异由图2可以看出，主存储器和HDD硬盘存储器之间存在很大的性能差异，SSDs存储技术虽然缩小了差异，但是差异依然存在，而数据密集型的应用需要快速的访问存储设备。
来自Viking的AdrianProctor表示，SSD的速度比HDD硬盘快，但却比DDR慢很多，此外DDR没有Flash的写入次数限制，耐久性是Flash的缺点所在。因此只有通过整合DRAM、Flash等主流记忆体，才能解决对持久性、符合成本效益的非易失性内存解决方案不断增长的需求。
3.3 NVDIMM的系统架构及在存储系统中的应用非易失性内存（NVDIMM）是一项蓬勃发展的实用存储技术，其系统架构如图3
所示，通过整合DRAM、Flash、智能系统控制器以及超级电容模块，NVDIMM可以提供
一个高度稳定的存储子系统。它既保留了最快DRAM的低延迟和无读写次数限制特性，又获得了Flash的数据长期保存特性。而采取超级电容作为供电设备，则避免了电池的环境污染，充电时间长，价格昂贵等缺点。NVDIMM的设计使其可以轻松插入符合行业标准的服务器和存储平台的DIMM插槽，则无需在主板中为其留取安放位置，可以轻松扩展现有装置的性能。
NVDIMM通过与超级电容的有效结合，最终达到非易失性复合记忆的目标，它正得到越来越多的厂家关注和投入其中。系统正常运行时，超级内存表现为普通DRAM，但在掉电时，由超级电容供电数秒，NVDIMM能迅速将内存数据转移到闪
存中。当电力恢复后，NVDIMM能快速还原数据，系统瞬间恢复至掉电前的工作状态继续工作，从而达到了掉电保护的目的。
4新型的非易失性存储器——忆阻器4.1传统存储器的缺陷及新型存储技术的发展
随着微电子技术与工艺遵循摩尔定律的高速发展，传统的基于电荷存储的存储器，如SRAM、DRAM和FLASH,其主流存储技术均采用90nm的晶体管进行构建，而当前CPU的尺寸已经达到35nm,基于晶体管工艺的微电子技术已经遇到了技术瓶颈，因而急需寻找一种器件来代替晶体管。为了解决这一技术瓶颈，研究人员进行了大量的研究。利用铁电荷电容，基于铁电材料的高介电常数和电极化特征进行构建的铁电存储器（FeRAM）[7]；通过控制铁磁体中的电子旋转方向来达到改变读取电流大小，从而使其具有存储记忆功能的磁阻存储器（MRAM）[8-9]；利用硫族化合物在晶态和非晶态两种状态下导电特性差异进行存储数据的相变存储器
（PCRAM）。然而FeRAM当读写周期到达某个阈值后将失去耐久性，以及成品率、存储性能及可靠性问题限制了其发展，MRAM的磁阻过于微弱，两种状态下磁阻的只有30%-40%的差异，要识别这种差异还是有一定的技术难度，PCRAM
工程是可逆的。用于存储电荷的面积越大，分离出的电荷越密集，其电容量越大相对锂离子电池，超级电容的储能为物理过程，具有如下优点[6]：充电速度快，
充电10秒〜10分钟可达到其额定容量的95%以上；循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1〜50万次；能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率》90%安全可靠、适用温度范围宽（-40°C〜+70°C）、无污染。
3.2 存储器性能差异由图2可以看出，主存储器和HDD硬盘存储器之间存在很大的性能差异，SSDs存储技术虽然缩小了差异，但是差异依然存在，而数据密集型的应用需要快速的访问存储设备。
来自Viking的AdrianProctor表示，SSD的速度比HDD硬盘快，但却比DDR慢很多，此外DDR没有Flash的写入次数限制，耐久性是Flash的缺点所在。因此只有通过整合DRAM、Flash等主流记忆体，才能解决对持久性、符合成本效益的非易失性内存解决方案不断增长的需求。
3.3 NVDIMM的系统架构及在存储系统中的应用非易失性内存（NVDIMM）是一项蓬勃发展的实用存储技术，其系统架构如图3
所示，通过整合DRAM、Flash、智能系统控制器以及超级电容模块，NVDIMM可以提供
一个高度稳定的存储子系统。它既保留了最快DRAM的低延迟和无读写次数限制特性，又获得了Flash的数据长期保存特性。而采取超级电容作为供电设备，则避免了电池的环境污染，充电时间长，价格昂贵等缺点。NVDIMM的设计使其可以轻松插入符合行业标准的服务器和存储平台的DIMM插槽，则无需在主板中为其留取安放位置，可以轻松扩展现有装置的性能。
NVDIMM通过与超级电容的有效结合，最终达到非易失性复合记忆的目标，它正得到越来越多的厂家关注和投入其中。系统正常运行时，超级内存表现为普通DRAM，但在掉电时，由超级电容供电数秒，NVDIMM能迅速将内存数据转移到闪
存中。当电力恢复后，NVDIMM能快速还原数据，系统瞬间恢复至掉电前的工作状态继续工作，从而达到了掉电保护的目的。
4新型的非易失性存储器——忆阻器4.1传统存储器的缺陷及新型存储技术的发展
随着微电子技术与工艺遵循摩尔定律的高速发展，传统的基于电荷存储的存储器，如SRAM、DRAM和FLASH,其主流存储技术均采用90nm的晶体管进行构建，而当前CPU的尺寸已经达到35nm,基于晶体管工艺的微电子技术已经遇到了技术瓶颈，因而急需寻找一种器件来代替晶体管。为了解决这一技术瓶颈，研究人员进行了大量的研究。利用铁电荷电容，基于铁电材料的高介电常数和电极化特征进行构建的铁电存储器（FeRAM）[7]；通过控制铁磁体中的电子旋转方向来达到改变读取电流大小，从而使其具有存储记忆功能的磁阻存储器（MRAM）[8-9]；利用硫族化合物在晶态和非晶态两种状态下导电特性差异进行存储数据的相变存储器
（PCRAM）。然而FeRAM当读写周期到达某个阈值后将失去耐久性，以及成品率、存储性能及可靠性问题限制了其发展，MRAM的磁阻过于微弱，两种状态下磁阻的只有30%-40%的差异，要识别这种差异还是有一定的技术难度，PCRAM
非易失性存储发展现状及展望
