電子存儲器革新 RRAM和MRAM又有何優勢

對於現今的幾大存儲器廠商三星、海力士、美光、東芝等企業來說，次世代存儲產品是一個很好的機會，但是考慮到眾多半導體企業紛紛加入，市場競爭的激烈程度可想而知，是堅守DRAM、NAND還是加入到次世代存儲器的爭奪？一切就留給時間去印證吧。/

在最近的一年，固態硬碟和內存的漲勢卻是讓很多廠商都掙得盆滿缽滿的，就連美光也一反頹勢，取得了相當不錯的成績。

台積電

不過現在三星、海力士、美光都沒有明顯要擴大產能的想法，主要有兩方面的考慮：

第一，智能手機的發展雖然極快，但是隨著市場的逐漸飽和，用戶對於智能手機的更新迭代逐漸放緩。在接下來的兩年內，存儲晶元市場需求可能會出現下滑，現在貿貿然擴產將會導致廠商間大打價格戰，對於晶元製造商並不是好消息。 第二，中國這幾年在大力投資半導體。在去年，更是投入了數百億美元資金，在武漢、南京等地建設晶圓廠，其中涉及到處理器、存儲晶元等尖端半導體行業，預計開始出貨時間在2020年前後，屆時存儲器市場的競爭也會進一步加劇，三星、海力士、美光在這時候投資建設新廠，正式出貨時間與國內的晶元廠差不多，可能會得不償失，所以也打消了念頭。

除了著眼於短期的利益之外，存儲晶元廠商還有另外的發展方向。這兩年，DRAM和NAND Flash之間的邊界正在消失。在今年3月份，英特爾正式開賣與美光聯合開發的3D Xpoint產品Optane。Optane就是打破DRAM和NAND Flash晶元邊界的產品，它擁有DRAM的高速擦寫能力，同時又可以兼顧NAND Flash的非易失性。換句話說，Optane可以讓電腦實現真正的秒開。

英特爾Optane存儲器

在3D Xpoint之外，最近MRAM和RRAM同樣受到行業關注，甚至連曾經在存儲器行業鎩羽而歸的台積電，也計劃再次投入存儲器產業。除了台積電之外，三星、英特爾、格羅方德等也摩拳擦掌。是什麼技術讓各個半導體巨頭都想快速進入，分一杯羹呢？它們就是MRAM和RRAM。

MRAM存儲器結構

MRAM(磁阻式隨機存取儲存器)是一種非揮發性存儲器技術，他的技術特點是就算電流關掉，存儲器中的資料也並不會消失。MRAM這種技術和我們現在常見的非易失性存儲器NAND Flash相似，但它的讀寫速度接近SRAM，同時具備NAND Flash晶元的非揮發性特質，壽命不遜色於DRAM，能耗也比DRAM低。

RRAM(可變電阻式存儲器)與MRAM一樣是非揮發性存儲器，與NAND產品相比，它的能耗更低，而且讀寫速度更是NAND存儲器的1萬倍，具有可以取代NAND產品的可能。

圖片來源拓璞產業（侵刪）

目前的存儲器主要分為SRAM、DRAM、MRAM/RRAM以及NAND Flash四種，其中SRAM主要用在處理器cache緩存;而DRAM則是我們常見的電腦內存、顯卡顯存、手機運行內存等;MRAM、RRAM則是新世代的產物，NAND晶元則是固態硬碟、手機ROM、內存卡等產品。

其實MRAM和RRAM並不是近些年的產物，早在1990年，就有廠商開始投入開發。之所以在近些年露出曙光是因為高速運算時代到來，DRAM與CPU之間的頻寬漸漸成為運算的瓶頸;再加上摩爾定律的限制，DRAM的弊端也在被逐漸放大。在大數據與雲計算、雲存儲的時代，開發新的、具有針對性的半導體產品成為眾多企業的目標。

新世代存儲器的優勢與劣勢

為了解決NAND、DRAM、CPU三者之間的瓶頸，HBN、TSV、offload運算加速器成為產業研發重心。前面講MRAM、RRAM都具有NAND的非易失性，處理器運算完成的數據可以直接存儲起來，無需再通過CPU將數據存放到NAND存儲器中，這樣可以加快運算速度，減少能耗。這也是未來存儲器發展的方向，英特爾和美光聯合開發的3D Xpoint就是最好例子。這也是為了一種半導體都想再進入存儲器產業的原因。

儘管MRAM、RRAM等嵌入式存儲器擁有相當大的潛力，但是要去代目前DRAM和NAND還是有相當難度的。按照目前的市場價格，一塊128G的固態硬碟零售價為350元，16G的Optane硬碟的價格也在350元左右，8倍的單價存儲密度還是很多人所不能接受的;而且單塊Optane的容量為16G，一般用戶使用普通固態硬碟就可以完全滿足日常使用，Optane現階段更多的是面對企業級伺服器出貨。

台積電、格羅方德等純晶圓代工廠商之所以想要進入到次世代存儲器市場，最重要的原因是晶元產業向著更高集成度的方向走，未來的存儲器可能會直接集成到處理器當中，AMD的的Fury系列顯卡就是已經有這樣的趨勢，雖然遠沒達到將全部集成到一塊晶元中，但趨勢已經是非常明顯的。

對於現今的幾大存儲器廠商三星、海力士、美光、東芝等企業來說，次世代存儲產品是一個很好的機會，但是考慮到眾多半導體企業紛紛加入，市場競爭的激烈程度可想而知，是堅守DRAM、NAND還是加入到次世代存儲器的爭奪？一切就留給時間去印證吧。

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