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作為中國本土半導體制造的龍頭企業(yè)，中芯國際（SMIC）的新聞及其取得的成績(jì)一直是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。2017新年伊始，其一如既往地吸引著(zhù)人們的眼球。前幾天，該公司宣布正式出樣采用40nm工藝的ReRAM（非易失性阻變式存儲器）芯片，并稱(chēng)更先進(jìn)的28nm工藝版很快也會(huì )到來(lái)。 目前，在ROM存儲領(lǐng)域，NAND閃存無(wú)疑是的主流，保守點(diǎn)說(shuō)，3、5年內它都會(huì )是電子設備存儲芯片的主流選擇，但研究人員早就開(kāi)始探索新一代非易失性存儲芯片了，Intel與美光聯(lián)合研發(fā)的3D XPoint，是基于PCM相變存儲技術(shù)，也被稱(chēng)為是新一代存儲芯片，而ReRAM更是頗具代表性的新型非易失性存儲器。 ReRAM為何物 雖然ReRAM的名字中帶RAM，但其實(shí)是像NAND閃存那樣用作數據存儲的ROM，只不過(guò)它的性能更強，據說(shuō)，其密度比DRAM內存高40倍，讀取速度快100倍，寫(xiě)入速度快1000倍。ReRAM單芯片（200mm2左右）即可實(shí)現TB級存儲，還具備結構簡(jiǎn)單、易于制造等優(yōu)點(diǎn)。 ReRAM基于憶阻器原理，將DRAM的讀寫(xiě)速度與SSD的非易失性結合于一身。換句話(huà)說(shuō)，關(guān)閉電源后存儲器仍能記住數據。如果ReRAM有足夠大的空間，一臺配備ReRAM的PC將不需要載入時(shí)間。 ReRAM的優(yōu)勢 與NAND閃存相比，ReRAM具備諸多優(yōu)點(diǎn)，具體如下： 速度：ReRAM寫(xiě)速度更快，以納秒為單位而不是毫秒，這使它更適應于高性能應用。 功率：研究人員已經(jīng)證明，微安培寫(xiě)入功率并期望很快將進(jìn)一步降低到納安范圍，這使得ReRAM比NAND閃存能效更高。 耐用性：最常見(jiàn)的MLC閃存只能處理10000次寫(xiě)操作，而ReRAM卻可以處理數百萬(wàn)個(gè)。 ReRAM應如何定位 在可預見(jiàn)的未來(lái)，NAND閃存將保留在成本和密度上的優(yōu)勢，這意味著(zhù)它仍將在未來(lái)幾十年存活下去。那么ReRAM在存儲應用中要如何定位呢？ 數據完整性：關(guān)鍵任務(wù)應用更喜歡ReRAM，而且關(guān)鍵是買(mǎi)得起； 性能：固態(tài)硬盤(pán)這種高速存儲介質(zhì)消除了復雜性并提高了性能； 移動(dòng)性：網(wǎng)絡(luò )寬帶和內存容量之間進(jìn)行著(zhù)一場(chǎng)永無(wú)止境的拉鋸戰，在這種情況下，消費者可能會(huì )喜歡上他們移動(dòng)設備的大容量存儲。如果是這樣， ReRAM節能的優(yōu)點(diǎn)將在高端產(chǎn)品有所體現。 群雄逐鹿ReRAM 目前，致力于商業(yè)化ReRAM的企業(yè)包括東芝、Elpida、索尼、松下、美光、海力士、富士通、Crossbar等。 東芝憑借其類(lèi)似于今天1.5萬(wàn)轉硬盤(pán)的固態(tài)硬盤(pán)，開(kāi)始涉足這些高端市場(chǎng)。這可能不是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，但是其高利潤率還是值得一試的。 其他廠(chǎng)商，包括松下、美光和三星，也正在致力于ReRAM的研發(fā)。 其實(shí)，美光早在2007年就提出了這種技術(shù)，此后幾乎每年都會(huì )透露一些進(jìn)展，但就是距離量產(chǎn)遙遙無(wú)期。 美光是和索尼聯(lián)合研發(fā)ReRAM的，其基本原理和Crossbar RRAM有些類(lèi)似，同樣是非易失性存儲，但是更強調電阻可變，同時(shí)為了區分，縮寫(xiě)也有所不同。 美光曾經(jīng)表示，理想的指標是讀寫(xiě)帶寬1000MB/s、200MB/s，讀寫(xiě)延遲2微秒、10微秒，而目前的原型可以發(fā)揮大約九成的功力。 中芯國際聯(lián)手Crossbar 此次，中芯國際推出的ReRAM樣片，其直接客戶(hù)就是Crossbar，該公司資料顯示，Crossbar技術(shù)首先由中國出生的盧偉（Dr. Wei D. Lu）博士研發(fā)，他也是Crossbar的首席科學(xué)家和聯(lián)合創(chuàng )始人。盧博士擁有中國清華大學(xué)物理學(xué)士學(xué)位，以及德克薩斯州萊斯大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位。盧博士在ReRAM領(lǐng)域積累了十二年的研究經(jīng)驗，他先作為哈佛大學(xué)的博士后研究員，然后被任命為密歇根大學(xué)教授從事這項研究。他是納米結構和設備行業(yè)的領(lǐng)先專(zhuān)家，包括基于雙端電阻開(kāi)關(guān)設備的高密度內存和邏輯系統、神經(jīng)元電路、半導體納米線(xiàn)設備和低維系統中的電子輸運。 2016年，Crossbar獲得了8000萬(wàn)美元的風(fēng)投，其中中國公司也參與了，而Crossbar去年3月份也宣布進(jìn)軍中國市場(chǎng)，他們的合作伙伴就是中芯國際，將基于后者的40nm CMOS試產(chǎn)ReRAM芯片。根據該公司副總裁Sylvain Dubois所說(shuō)，2016年內中芯國際已經(jīng)開(kāi)始給客戶(hù)出樣40nm工藝的ReRAM芯片，實(shí)現了該公司之前2016年內推出ReRAM的承諾。 此外，更先進(jìn)的28nm工藝版ReRAM芯片也將在2017年上半年問(wèn)世，不過(guò)Sylvain Dubois未透露是否還是由SMIC生產(chǎn)，或是交給其他代工廠(chǎng)。 當ReRAM遇上人工智能 包括臉書(shū)、亞馬遜、微軟、谷歌、阿里巴巴、騰訊、百度等，都在產(chǎn)生大量的數據，包括人臉、位置、行為習慣、社交照片等。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)到來(lái)，而且正在指數級的增長(cháng)；自動(dòng)駕駛汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)，云計算已經(jīng)無(wú)處不在。我們剛開(kāi)始想象如何借助于這些創(chuàng )新來(lái)開(kāi)創(chuàng )一個(gè)人工智能的新時(shí)代，創(chuàng )建新的商業(yè)模式、新的生產(chǎn)率典范和新的大眾娛樂(lè )方式，這些不僅對人類(lèi)帶來(lái)意義深遠的影響，而且也為通過(guò)數據盈利的創(chuàng )新者帶來(lái)巨大的財富。 收集與存儲這些“大”數據是當務(wù)之急。但是，比數據有多“大”更為重要的是，如何驅動(dòng)下一波的創(chuàng )新。在人工智能競賽中的勝出者需要做四件事：1、訪(fǎng)問(wèn)大量的數據；2、訪(fǎng)問(wèn)正確的數據；3、把數據變?yōu)榫哂锌尚袆?dòng)性的洞察力的強大算法；4、超越競爭對手的速度和規模。今天，通過(guò)訓練人工智能算法與創(chuàng )建新的應用，數據有機會(huì )成為利潤中心。更多的數據訓練，就會(huì )讓人工智能算法更聰明。 應用ReRAM這樣新的存儲技術(shù)，能夠發(fā)揮人工智能真實(shí)的潛能，實(shí)現速度、低功耗/高能效、存儲容量與可制造性的完美結合。 當目標從簡(jiǎn)單的代碼行的抓取，轉變成對從外部傳感器獲取的大量數據進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、分析、執行時(shí)，大數據到人工智能的根本轉變就來(lái)臨了。從傳感器來(lái)的數據可以存儲在芯片上，直接輸送給深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，以便采取直接的行動(dòng)。非易失性的存儲技術(shù)，比如ReRAM存儲技術(shù)，通過(guò)低功耗、快速讀取、基于字節尋址的寫(xiě)操作，來(lái)幫助應對性能與功耗的挑戰。 ReRAM存儲技術(shù)能夠直接集成在芯片內部，產(chǎn)生一個(gè)新的以存儲為中心的片上系統架構。通過(guò)與處理器核集成在同一顆芯片中的片上系統方案，ReRAM充分地加速了深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法。ReRAM技術(shù)是一個(gè)重要的創(chuàng )新，它加速人工智能的潛能，實(shí)現多種應用，加速性能，極大地提高能效，實(shí)現更高級的安全性，減少芯片的數量和芯片的面積。 高性能計算，比如人工智能，需要在處理器、存儲與輸入輸出之間進(jìn)行高帶寬、低時(shí)延的數據訪(fǎng)問(wèn)。ReRAM存儲技術(shù)通過(guò)減少計算與存儲之間的性能差距，可顯著(zhù)提升高性能計算應用的性能。 |
