在當(dāng)前我們比較熟悉的存儲產(chǎn)品就是DRAM和NAND,DRAM和NAND也一直在尋求高帶寬和低功耗的發(fā)展。我們也看到,DRAM也越來越便宜,但它很耗電,同時它也是易失性的,這意味著當(dāng)系統(tǒng)電源關(guān)閉時它會丟失數(shù)據(jù)。而NAND 價格便宜且非易失性(它在系統(tǒng)關(guān)閉時保留數(shù)據(jù)),但NAND的速度很慢。
因此多年來,業(yè)界一直在尋找一種與DRAM和Flash具有相同屬性并可以取代它們的“通用存儲器”。這些競爭者包括 MRAM、PCM 和 ReRAM。本文將對簡單比較下MRAM、SRAM 和 DRAM 之間的區(qū)別。
MRAM-Magnetoresistive RAM
MRAM一詞是Magnetoresistive RAM(磁阻隨機存取存儲器)的縮寫。與使用電子電荷來存儲數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲器不同,MRAM 使用磁性元件來存儲數(shù)據(jù)。它使用電子自旋,與電荷不同的是,電子自旋本質(zhì)上是永久的。MRAM的概念其實由來已久,但是發(fā)展一直都比較緩慢。
MRAM結(jié)合了SRAM的速度、DRAM的密度和閃存的非易失性,因此通常被稱為理想存儲器。
上圖描繪了經(jīng)典的 MRAM。如圖所示,每個bit具有自旋相關(guān)通道結(jié)存儲單元以及磁性行和列寫入線。自旋相關(guān)通道結(jié)根據(jù)存儲層中的主要電子自旋產(chǎn)生較大的電阻變化。通道壁非常薄,只有幾個原子層那么薄。這取決于自旋極化。因此,電子可以穿過絕緣的材料,從而導(dǎo)致電阻變化。
因此,在MRAM中,數(shù)據(jù)被讀取為通道結(jié)電阻,而數(shù)據(jù)被存儲在通道結(jié)磁性層的自旋極化中。寫入線產(chǎn)生磁場,通過設(shè)置磁自旋極化來存儲數(shù)據(jù)位。
通常,低電阻狀態(tài)被視為邏輯0,高電阻狀態(tài)被視為邏輯1。MRAM 的實現(xiàn)涉及許多底層方法和技術(shù),比如切換模式、自旋轉(zhuǎn)移扭矩、熱輔助切換。下一代 MRAM 技術(shù)可以進一步減小單元尺寸和功耗。
SRAM-Static RAM
? SRAM是Static RAM(靜態(tài)隨機存取存儲器)的簡稱。
? 用于實現(xiàn)靜態(tài)RAM 的存儲單元陣列。信息存儲在鎖存器中。
DRAM-Dynamic RAM
? DRAM 是Dynamic RAM(動態(tài)隨機存取存儲器)的簡稱。主要由一個晶體管和一個電容組成。
? 基本原理:根據(jù)電容器中存放的信息來判斷邏輯1和邏輯0。由于電容器會有電荷泄漏,所以需要周期性的充放電刷新。
? 電容器充電和放電以改變存儲值。
? 使用晶體管作為“開關(guān)”來控制存儲電荷和充電或放電。
DRAM 類型如下:
? 同步DRAM(即SDRAM)
? 雙倍數(shù)據(jù)速率DRAM(即DDR DRAM,就是我們常常說的DDR~DDR5)
? RAMBUS DRAM (RDRAM)
MRAM、SRAM 和 DRAM 的比較
下表對比了 MRAM、SRAM 和 DRAM 存儲器之間的易失性、讀寫速度、功耗、密度以及耐用性。
規(guī)格 | MRAM | SRAM | DRAM |
易失性 | 不 | 是 | 是 |
速度 | 快 | 最快 | 中等 |
功耗 | 最低 | 中等 | 高 |
密度 | 中等 | 低 | 高 |
耐用性 | 耐用 | 耐用 | 耐用 |
MRAM 和 SRAM 之間的比較:
? MRAM 比 SRAM 稍慢,但在速度上仍然具有足夠的競爭力。
? SRAM 的設(shè)計更復(fù)雜,而 MRAM 的密度更高。
? MRAM 是非易失性的,而 SRAM 是易失性的,斷電就會丟失數(shù)據(jù)。
MRAM 和 DRAM 之間的比較:
? DRAM需要電容器充電/放電的來完成讀寫,所以MRAM 的讀/寫速度更快。
? MRAM 和 DRAM 具有相似的密度。
? MRAM 與 DRAM 不同,是非易失性的。
? MRAM 的單元泄漏較低。
? 與經(jīng)常刷新數(shù)據(jù)的DRAM相比,MRAM 的電壓要求較低。
所以,將來在需要考慮兼具功耗和速率的時候,MRAM可能會帶來很好的效果。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:MRAM會取代DDR嗎?
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