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[专业知识] 【记忆式电阻】储存技术将带来储存甚至是PC架构的革命！

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冰龙with麟

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第一章

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发表于 2012-8-13 21:16:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由冰龙with麟于 2012-11-24 00:11 编辑

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BGM在此！

在网上无意中看到了【记忆式电阻】这种技术，于是就把网上搜集来的资料以简单易懂的语言写一篇帖子，绝对要看啊！

很辛苦才整理完的啊！

有技宅丰富的表情和BGM就不用怕太枯燥了！
本文会有很多专业名词，如果不懂的话可以上度娘哦！这是度娘百科的传送门把手

话说，现在有多少人在用着固态硬盘呢？很多人都认为固态硬盘将会取代机械硬盘，但是这是不现实的。固态硬盘用的是NAND闪存，而NAND闪存都有着各自的寿命，寿命最长的是SLC（单层单元）【100000次擦写】，到MLC( 双层单元）【5000次擦写】，到TLC（三层单元）【500次擦写】，但是因为SLC的特殊性，虽然它的性能是最好的，现在也很少有厂商做SLC产品了。现在主流的SSD都是MLC颗粒的，但是MLC的擦写次数只有5000（官方宣称），所以说SSD的寿命大大弱于HDD和SLC。TLC的话目前大概只有超大容量的U盘在使用。
还有的就是，固态硬盘有个致命的缺点：容量越大性能越差寿命也越差。所以说，如果不在技术上有所突破的话，SSD就绝不可能取代HDD，何况还有个不知是骡子是马的混合硬盘（HHD)【要拉出来溜溜么亲】

不少技术厂商一直在寻找NAND的代替品，现在这种东西已经被做了出来，然后发现这东西不但能取代NAND闪存，还可能会带来一场PC架构的革命，你问他的名字？不就在标题上嘛……

目前的储存芯片主要是RAM和NAND闪存，RAM不说你也懂，就是俗称运行内存的东西，速度超快，就是一掉电的话数据就全没了（可能是跑太快把数据都甩了出去

）。NAND速度就比RAM慢许多了（还是比HDD快很多），但是就算掉电数据也还在，所以就被广泛应用了，比如最常见的U盘，SSD。
可以见到，目前的SSD的主控方案越来越先进，固件也优化得越来越好，不断换代的生产工艺也使得容量越来越大还有价格越来越低。但是，现在的SSD的技术发展已经开始遇到了瓶颈（容量和寿命上的），要突破实在很困难。因为人的天性都是很懒的，所以说大家都去找别的代替方案了，于是【记忆式电阻】这种方案就脱颖而出了！

这项技术的原理基础是由加州大学伯克利分校的Leon O.Chua(蔡少棠）教授发表的，那时候才1971年（那时候都还没有微型计算机这样的东西）。他提出除了电容，电阻，电感之外，还应该存在第4种电子电路的基本元件，那就是忆阻，其形成原理有点复杂，而且专业名词很多，懂的可以点进这里看，不懂的就自动无视吧！

当然，上面的原理对于1971年的科技来说还是很科幻的，所以说并没有人去实践研究。不然现在的储存科技不知道有多发达

……
直到2001年，这个理论在惠普实验室里被无意中实现了。当时，惠普正在进行一项名为crossbar latch（译为：交叉开关）的实验，原本只是在研究交叉电路，将电线纵横交错组成网格，在每个交叉点上需要一个“开关”来连接纵横的两条电线。如果能让这两条电线控制“开关”的状态，那么网格上的每一个交叉点都能储存1bit数据。这样算下来，这种技术下的数据密度和存取速度都是前所未闻的，但这个开关当时并不知道用什么材料去做，为这个问题，惠普实验室头痛了很久……（因为头痛，所以要撞一下墙……

）
然后到2008年，惠普实验室的威廉斯等人将一层二氧化钛薄膜夹在两个铂制薄片之间，首次做成了忆阻的实物模型！

（大成功啊！

）
然后……然后……然后忆阻就成了一项新兴的热门技术，镁光，尔必达，索尼，富士通等大厂纷纷来研究这项技术（没有天朝企业我实在感到很惋惜……

）。他们认为基于忆阻的各种技术能给PC带来颠覆性的革命。而后就研究出了基于忆阻的ReRAM芯片（都想当领导者么？忘了还有惠普么？） @25*
      忆阻的优点十分明显:
      1、制造简单，用已经算是老旧的光刻技术将二氧化钛制成超微型导线在纵横交错就OK（NAND是基于半导体技术的。机械硬盘的制造难度更不说，其制造难度仅次于CPU）
      2、容量巨大，现在最先进的闪存制造工艺是22纳米，而惠普做出来的模型已经是3纳米级别的了，并且忆阻很容易实现形成立体的储存结构，可以达到理论上每立方厘米1PB（1PB=1024TB）的惊人储存量（相比之下目前最大的4TB民用级硬盘都弱爆了！

←他也该这样了）。
3、性能极强，忆阻能储存住电脑关机前处理的事情，并在断电后仍保持着处理中的数据，这样就会导致电脑开机完全不用一秒……（

←就像这样，刚喝完口茶就开完机了），这样子电脑就算拔掉电源关机的状态也跟现在的“睡眠”差不多，而且开机更快！（什么2秒急速唤醒都弱爆了！人家的开机速度可是眨眼级别的！

难道你要用8块高速SSD组成RAID 0么？可能还是不够快……

）【RAID 0磁盘列阵介绍门】
4，极长寿命，比如三星最近弄出来的ReRAM的擦写寿命达到了1万亿次（够你用一辈子？@18*），相比SSD那5000……

但是忆阻还有一些问题存在，关键是擦写的时候伴随着超高速的存取操作时会有电流波动，电阻也会跟着发生变化，这就会影响ReRAM 的品质（寿命）。目前富士通实验室通过某技术（←我也不知道是什么

）已经将抗阻波动减少了九成以上，但还需要继续往下压，但是离成功之日也不远了。

      一些资讯：
      松下宣布会在2013年开始量产ReRAM，首批将采用0.18微米这10年前就被淘汰了的生产工艺，容量为128KB，是用于火警报警器这种需要高速反应但结构简单且不需要大容量的的地方的。
      最早弄出来的惠普则预计在3年内，可以实现4层25纳米制造工艺的规模化，生产的ReRAM的储存密度位每平方厘米20GB。

      当然，惠普的野心可不止于此……@38*
      让我们来看看一篇来自eNet硅谷动力的文章：
   【eNews消息】据外电报道，随着分子电路技术的突破，惠普公司（HP）的研究员宣称，已开发出一种称为“交叉开关”（crossbar latch）的划时代装置，可用来执行微处理器中的运算功能，最终将取代现今的硅晶体管，并提高计算机的速度达数千倍。晶体管是计算机工业的基石。以分子取代硅作为制造电路的元素，惠普则希望藉此改变芯片史，从中提升该公司的地位。

　　惠普科学家表示，“交叉开关”由微小的白金丝网格构成，以分子互相连结，在交叉部位形成极微小的接合点，可用来执行现由硅晶体管所负责的切换功能。不同点在于，“交叉开关”的尺寸远比硅晶体管来得小，且制造成本也可能便宜甚多，因为是利用类似喷射打印的制造过程做的，无须使用现在生产芯片所需的繁复蚀刻过程。这两大因素可能让芯片制造商有机会回避尺寸必须日益缩小的技术瓶颈，以及制造成本日益升高的难题。

　　研究员相信，佐以近年来在同一领域的研究成果，“交叉开关”技术有潜力包办未来制造计算机过程中的各项琐事。惠普量子科学研究（QSR）部门资深计算机工程师兼主要的发明人Phil Kuekes声称：“这是打造分子计算机所需的最后一片拼图。”

　　惠普已展示“交叉开关”可用来储存数据，功用如同记忆芯片；此技术也可用来执行所谓的逻辑功能。若授权其它厂商把此技术应用在芯片产业的各个领域，可能为惠普赚进授权费收入。

　　惠普对自家技术深具信心，计划把“交叉开关技术”的元素植入预定2011年或2012年商业生产的32奈米芯片。此刻，技术先进的芯片厂只能生产尺寸90奈米的电路。专家预料，摩尔定律10年后可能遭遇瓶颈。按该定律，芯片制造商每两年可把硅芯片上的晶体管数目增加一倍。

　　但实际上，传统硅晶体管的尺寸似乎不能再缩得更小。专家预测，大约到2021年，传统晶体管内的原子数可能不足以容纳电子流。这促使业者纷纷研发另类的半导体制造技术。例如，IBM就用微小的碳管，并在黄铜表面制作精密的碳分子图案，依据此法制造出极微电路。

      还有更厉害的就是，在网状结构中能模拟出一些逻辑电路，进而可以进行加减法运算之类的事，到时候再继续发展，硬盘就会自主决定如何分配资源了。这种特性还可以模拟人脑运作机制，其实人脑就是忆阻型的逻辑架构……也就是说，到时候，PC将会有自己的学习能力……你想跟你的电脑进行交流吗？……
      你想跟机器人玩各种糟糕的play吗？……@36*那你就期待吧！

      在7070370的帮助下弄好了BGM，感谢一下！

      本文内容由互联网资料整理，如有侵权，请联系哦！

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