在數(shù)據(jù)驅(qū)動的時代，存儲技術(shù)發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用。新型存儲技術(shù)包括磁變存儲器（MRAM）、阻變存儲器（RRAM）以及鐵電存儲器（FRAM/FeRAM）、相變存儲器(PCM)等正在為未來數(shù)據(jù)存儲提供新方向。 以下列出了當前值得關(guān)注的新型存儲器件：

1.磁阻存儲器（MRAM）

MRAM是一種基于隧穿磁阻效應(yīng)的技術(shù)，產(chǎn)品主要適用于容量要求低的特殊應(yīng)用領(lǐng)域，如IoT嵌入式存儲領(lǐng)域，該技術(shù)擁有讀寫次數(shù)無限、寫入速度快、功耗低、抗輻射和邏輯芯片整合度高的特點。當然MRAM還面臨很多的挑戰(zhàn)，比如真實器件材料體系復雜、開關(guān)比低，CMOS工藝要完全匹配等。國內(nèi)主要企業(yè)則包括?？雕Y拓、致真存儲等專注MRAM的研發(fā)與應(yīng)用。

華中科技大學計算機學院馮丹院長在去年8月的閃存峰會上也分享了對STT-MRAM的近似存儲領(lǐng)域做的一些工作，里面還提到了STT-MRAM的GPU近似緩存架構(gòu)。到今年AIGC的新變革出現(xiàn)，GPU資源變得更加重要。馮丹院長在演講中指出，由于GPU片上緩存的容量有限，如NVIDIA V100的GPU其末期緩存的容量僅為6MB，與服務(wù)器級別的CPU相比差距很大。

目前CPU的末期緩存容量可以達到256MB，有限的LLC容量將會造成GPU中大量的片外緩存。但訪問DRAM開銷巨大，GPU中急需更大的片上緩存，以減少片外開銷。而更大的STT-MRAM 二級緩存可以顯著減少片外的緩存，它的高寫延遲還不會明顯地影響GPU的整體性能，并且整體能效優(yōu)于SRAM。

MRAM主要應(yīng)用場景具體分為：

• 高速，高可靠性存儲。主要參與企業(yè)包括國內(nèi)馳拓科技，致真存儲，美國公司Everspin（其第三代產(chǎn)品以垂直磁化STT-MRAM為主）。
• SCM低延遲硬盤服務(wù)器。主要參與企業(yè)為Everspin和IBM。
• 數(shù)據(jù)/code存儲，充當nor flash的替代產(chǎn)品。
• 還有就是嵌入式非易失性存儲。用與MCU/SOC和慢速SRAM，當前在做的有三星，臺積電，馳拓科技也已經(jīng)有客戶進行了量產(chǎn)。
• 緩存（eSRAM），主要偏向SOT-MRAM。

2.阻變存儲器（RRAM）

RRAM是以非導性材料的電阻在外加電場作用下，在高阻態(tài)和低阻態(tài)之間實現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的非易失性存儲器，技術(shù)具備一般小于100ns的高速度、低功耗、耐久性強、多位存儲能力的特點。現(xiàn)在主要用于IoT設(shè)備、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能等領(lǐng)域。

在商業(yè)化方面，RRAM主要有兩大應(yīng)用方向——存儲應(yīng)用和存算應(yīng)用。存儲應(yīng)用上，目前有英特爾、松下等大廠將RRAM用于MCU領(lǐng)域，存算一體化上，目前國內(nèi)的億鑄科技正在嘗試基于RRAM通過存算一體架構(gòu)實現(xiàn)AI大算力芯片，并將其應(yīng)用在中心側(cè)與邊緣側(cè)的應(yīng)用場景中。

3.鐵電存儲器（FeRAM）

FRAM技術(shù)是利用鐵電晶體材料電壓與電儲。流關(guān)系具有滯后回路的特點來實現(xiàn)信息存儲，鐵電材料可同時用于電容器和CMOS集成電路柵氧化層的數(shù)據(jù)存儲。具有讀寫速度快、壽命長、功耗低、可靠性高的特點。

其寫入次數(shù)高達1014次，數(shù)據(jù)保存能力可達10年。而且，F(xiàn)eRAM的寫入操作不需要擦除整個扇區(qū)，因此數(shù)據(jù)讀寫速度更快。它采用低工作電壓，降低功耗，在移動設(shè)備等領(lǐng)域具有重要意義。FeRAM還融合了ROM和RAM的特點，兼容所有功能。在計算機、航天航空、軍工等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。目前商業(yè)化的主要挑戰(zhàn)是缺少低成本與硅基CMOS工藝集成的技術(shù)。

4.相變存儲器（PCM）

PCM通過熱能的轉(zhuǎn)變，使相變材料在低電阻結(jié)晶（導電） 狀態(tài)與高電阻非結(jié)晶（非導電）狀態(tài)間轉(zhuǎn)換，擁有壽命長、功耗低、密度高、抗輻照特性好、讀寫速度快的技術(shù)特點。主要是由英特爾和美光聯(lián)合研發(fā)的3D Xpoint，就是基于相變存儲技術(shù)、速度介于SSD和內(nèi)存之間，可以和DRAM并行使用，適用于規(guī)模型應(yīng)用場景，但現(xiàn)在英特爾已經(jīng)宣布不再繼續(xù)投入傲騰技術(shù)，相變存儲未來的大旗誰來抗，還要再觀望。

2023全球閃存峰會新預告

隨著AIGC等智能技術(shù)的突飛猛進，對數(shù)據(jù)的算力、存力和運力的需求激增。對數(shù)據(jù)存儲而言，新器件和新體系結(jié)構(gòu)是提升存力的兩大關(guān)鍵核心問題。

于是就有了2023全球閃存峰會上智能時代存儲新器件與新架構(gòu)論壇的出現(xiàn)，由中國計算機行業(yè)協(xié)會信息存儲與安全專委會會長、華中科技大學武漢光電國家研究中心教授謝長生擔任論壇出品人，將邀請?？等珖鴮嶒炇抑魅蝿⒉ń淌凇偷┐髮W微電子學院杰青劉琦教授、杭電特聘教授駱建軍教授、清華杰青張廣艷教授、華科海歸學者周健博士等學術(shù)界從事前沿研究的學者，介紹存儲器件及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最新進展，包括MRAM、RRAM和FLASH等器件及與新器件和異構(gòu)算力相適應(yīng)存儲新架構(gòu)，探索大幅提升存力的新途徑。

2023年7月30日，坐標杭州，敬請期待智能時代存儲新器件與新架構(gòu)論壇！