Энергонезависимая память типа NAND-флеш имеет одно малоприятное свойство — сравнительно низкую устойчивость к износу. По мере снижения топологических норм производства износ становится быстрее. Положение могли бы исправить альтернативные типы энергонезависимой памяти — PRAM (фазовая) или MRAM (магниторезистивная), но у этих типов памяти другая проблема — слишком низкая плотность записи. Поэтому единственным реальным кандидатом на роль NAND-флеш остаётся резистивная память RRAM (ReRAM). В исполнении компании HP такая память носит коммерческое название мемристор. Увы, выпуск RRAM всё откладывается и откладывается.
В качестве активного вещества для резистивного перехода RRAM Sony задействованы ионы меди
Ранее HP совместно с компанией SK Hynix планировали начать выпуск памяти RRAM на основе мемристоров во второй половине 2013 года. Впоследствии эти планы были изменены. Также на серьёзный срок отложили переход на RRAM компании Toshiba и SanDisk — до 2020 года. Ничего не слышно о RRAM компании Samsung, но она точно над ней работает. И всё же, резистивная память имеет все шансы появиться в виде коммерческих решений уже в следующем году. Если это произойдёт, то стараниями компаний Sony и Micron. Почему мы в этом уверены? На нынешней конференции IEDM 2014 партнёры показали рабочий образец 27-нм 16-Гбит микросхемы RRAM с отличным быстродействием.
Память RRAM Sony и Micron (структура в разрезе, изображение двух соседних ячеек)
Работа образца подтвердила ожидаемые характеристики памяти RRAM. Устоявшаяся скорость чтения составила 900 Мбайт/с (ожидалось 1000 Мбайт/с) с задержками на уровне 2,3 нс. Скорость записи достигала 180 Мбайт/с при теоретическом максимуме 200 Мбайт/с, а задержки в режиме записи равнялись 11,7 нс при расчётных задержках 10 нс. Подобные скорости приближают характеристики энергонезависимой памяти RRAM к скоростям работы с оперативной памятью. Кстати, микросхема RRAM Sony/Micron изначально была создана с интерфейсом DDR DRAM (что обрадует компанию Rambus), так что она легко может заменить оперативную память в массе устройств. Компьютеры и гаджеты с такой памятью будут мгновенно выключаться и включаться без потери и подгрузки данных.
Сравненние теоретических и полученных опытным путём рабочих характеристик 16-Гбит RRAM Sony и Micron
Также есть возможность оценить уровень себестоимости PRAM. Размер ячейки резистивной памяти Sony/Micron равен 6F. Размер ячейки оперативной памяти колеблется от 6F до 4F с преобладанием в последние годы ячеек меньшей площади. Из этого можно сделать вывод, что плотность записи памяти DRAM в среднем будет на 20-30 % выше, чем в случае PRAM. Соответственно, себестоимость кристаллов PRAM при одинаковых топологических нормах в пересчёте на ёмкость при прочих равных будет на треть выше стоимости обычной памяти. На практике, конечно, за счёт новизны цена на PRAM окажется заметно выше стоимости той же NAND-флеш. Зато быстродействие и устойчивость к износу окажутся той премией, которую трудно переоценить.