新兴内存技术(如 ReRAM、MRAM、PCM、FRAM 等)正推动计算领域的进步,应对传统存储技术(如 Flash 和 DRAM)面临的缩放限制和性能瓶颈。随着摩尔定律的终结,新的计算模型(如近似计算、adiabatic 计算、神经形态计算和量子计算)兴起,新兴内存技术成为关键支撑。
核心观点与关键数据:
- 市场现状与趋势: ReRAM、MRAM、PCM、FRAM 等非易失性存储器(NVM)均表现出良好性能,但首个大规模应用尚未明确。市场参与者包括三星、SK hynix、美光、东芝、英特尔、台积电、Macronix 等。新兴内存技术正从独立存储向嵌入式应用扩展,尤其在神经网络和大数据分析领域需求旺盛。
- 技术对比与优势: ReRAM 通过磁化强度控制位设置/重置;MRAM 利用磁性材料;PCM 通过加热/冷却改变金属互连状态;FRAM 通过铁电材料存储电荷。这些技术具有非易失性、高速度、低功耗等优势,尤其适用于 AI 加速和嵌入式应用。例如,Lightspeeur® 2802M 芯片采用 MRAM,实现 9.9 TOPS/W 的能效比,适用于图像分类、面部识别等 AI 任务。
- 技术挑战与解决方案: 位选择器技术是新兴内存缩放的关键瓶颈。美光研究员斯科特·德布尔指出,如何将位选择器与内存元件有效结合是技术难点。通过优化字线和位线设计,可减少潜行路径损耗,提高性能。
- 工艺设备要求: 新兴内存技术普遍基于金属层之间构建,对工艺设备有特定要求。例如,ReRAM 和 MRAM 需要高精度金属沉积和刻蚀技术。
- 市场预测: 新兴内存市场预计将快速增长。到 2028 年,新兴 NVM 市场规模可能超过 60 亿美元。主要参与者包括新兴内存技术开发者、芯片制造商和设备制造商。
研究结论:
新兴内存技术是未来计算发展的关键驱动力,尤其在 AI、大数据和嵌入式应用领域具有巨大潜力。位选择器技术和工艺设备是制约其发展的主要因素,需进一步突破。市场预测显示,新兴内存市场将在未来几年迎来爆发式增长。