存储技术的现状与未来

存储器在最近这几年随着便携式产品的发展,有了许多不同的面貌与空间,在终端产品轻、薄、短、小的要求之下,半导体存储技术自然脱颖而出。

  高科技产业之所以兴盛,相当重要的原因之一便是数字技术所具有的存储和拷贝功能,我们在将复杂的模拟信号转换为简单的数字信号时,由于只有0和1的信息,因此在存储数据的时候,只要把具有正负两种特性的物质加以利用就可以了,最明显的就是利用磁性物质的磁场做成的硬磁盘。

  目前数字存储技术主要分成三种:磁式、光电式和半导体式,本文主要探讨的是半导体式的储存技术,不过半导体存储技术基本上又分为挥发性(volatile)与非挥发性(non-volatile)两种,挥发性存储器技术较为成熟,也是目前半导体存储技术的主流,包括dram、sram等都是;而非挥发性存储器技术包括过去的掩膜rom、eprom、eeprom、flash(快闪)、以及新兴的fram(铁电存储器)、mram(磁性存储器)与oum(相变存储器)等。

  所谓挥发与非挥发的差别在于挥发性存储器在电性消失后,存储的数据便消失,但是非挥发性存储器在电性消失后,仍然能够将数据保存下来,近年来由于便携式电子产品的发展,磁式和光电式的存储元件无法满足轻、薄、短、小的要求,所以半导体存储技术尤其是非挥发性存储技术的成长相当迅速。

  本文讨论的范围将锁定在新兴的非挥发性存储器技术领域,针对未来信息市场的发展趋势,非挥发性、存取速度快、成本低、制程简单、数据存储密度高、耗电量低和可无限擦写等特性,是未来存储器技术所必须具备的要点,目前的状况是没有任何一类存储器技术可以完全达到上述要求,所以针对不同的状况采用不同的存储器。

  如果单一存储器技术具备所有的特性,那何必需要这么多种存储器形式,尽管这个堪称“梦幻存储器”的技术还未出现,就现实环境来说或许也不可能由单一存储器主宰整个存储市场,不过上述特性可以说是未来存储器技术努力的方向,以下将就几个具发展潜力的技术作一探讨。

成熟flash存储器

  flash是目前非挥发性存储器技术的主流,根据业界估计,2003年全球flash存储器的市场产值将从2002年的77亿美元,增长到130亿美元,到2007年更将增长到430亿美元的规模,到2004年flash市场产值就会与dram旗鼓相当,2006年时产值就将超越dram。

  flash的架构大致上可分为具程序执行能力的nor架构以及储存数据的nand和and架构,flash与其它新兴非挥发性技术相较,最大的优势在于其可以用一般的半导体制程生产、成本低,但是其读写速度较dram慢,可擦写次数也有极限,加上在进入纳米制程之后,预期将会碰到物理极限,据业界人士表示flash在45nm以下几乎不可能再有发展,所以尽管在短期内flash依然会是非挥发性存储器主流,但地位可能不见得稳固。

nor flash存储器

  nor flash市场目前由intel和amd公司主导,其主要功能是程序的储存,如pc中的bios,便携式产品像手机、pda的快速成长是带动近年来nor flash快速成长的主要原因,除了量的提升之外,也包括了高容量产品的需求。nor flash尽管近两年成长不如nand flash,但是两者原本的市场应用要求就不同,nor flash因为新兴应用所带来的成长还是相当可观。

  在技术上,intel不久前才发表1gb的nor flash产品,为增加资料储存密度,intel利用mlc(多重单元)技术,在一个储存单元存放两位数字(2bits in 1cell)。日前amd也表示要发展密度更高的(每单元存放四位数字)技术,不过技术难度就困难许多,目前还未看到实际成绩。

nand和and flash存储器

  以储存数据为主要功能的nand和and flash,是目前市场上最当红的存储器,近两年来的新兴应用都以此技术为主,包括小型存储卡、随身电子盘等都是。根据idc公司的调查报告指出,快闪存储卡的全球市场规模随着便携式产品的成长而出现爆发性的需求,2001年整体市场出货量为4500万片,2002年提升到5300万片,2003年再成长到7000万片左右,2004年将突破1亿片的市场规模。

  不过由于nand flash相对上属于封闭的市场,专利权掌握在少数厂商手中,以toshiba和samsung公司为主,sandisk和m

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计