ULTRARAM能否成为下一代通用内存？

电子发烧友网报道(文/周开阳)逻辑状态切换的快速、非易失、高续航、低功耗，所有这些特性都汇聚在一个通用内存中，这在过去被认为是不可能的，因为它们所要求的物理特性是相反的。传统上，快速持久的内存往往配备脆弱且容易丢失的逻辑状态，甚至需要不断刷新，比如我们的DRAM动态随机存储器。然而，非易失性逻辑状态往往需要大量的能量来切换，随着时间的推移，会慢慢破坏内存结构，降低其耐用性，比如我们的闪存。

即便如此，对通用存储器的追求也从未停止，近年来涌现出许多创新技术，如电阻式ReRAM、磁MRAM或相变PCM等。这些存储技术也取得了惊人的进步，或多或少进入了商业化阶段。比如三星最近宣布首次实现了基于MRAM的内存计算，未来很有可能在AI和可穿戴设备中普及。然而，尽管这些技术已经解决了波动性的问题，但逻辑状态稳定性和开关能耗的问题并没有得到改善。

最近，一种名为ULTRARAM的技术进入了我们的视野，并宣称有望成为下一代通用存储器。

ULTRARAM

这里的ULTRARAM不是Xilinx UltraScale FPGA中的SRAM Ultraram，而是英国兰开斯特大学研究人员提出的全新通用内存替代技术。ULTRARAM也是一种非易失性存储技术，通过三势垒的共振隧穿异质结构，可以实现电子在浮栅上的快速、超低能量存储。兰开斯特大学的研究人员已经完成了这项技术在硅衬底上的实现，这也是走向大规模生产的重要成果。

ULTRARAM的异质结构主要基于-族化合物。利用砷化铟量子阱和锑化铝势垒，产生了三势垒共振隧穿结构。与构成浮栅的砷化铟相比，2.1 eV的锑化铝导带偏移为电子通过提供了屏障，相当于闪存中的二氧化硅介质。只要施加约2.5V的低电压，势垒对电子就透明。在极小的电容下，ULTRARAM的单位面积开关能量损耗比DRAM和闪存分别降低了100倍和1000倍。

此外，高耐用性是ULTRARAM的另一个主要优势。通过对设备的进一步测试，兰开斯特大学的研究人员取得了可喜的成果。数据存储寿命可达1000年，编程/擦除周期可达1000万次。这两个数据比闪存高100多倍。

事实上，早在2016年，欧洲就投入了100万欧元用于数据存储应用中锑化物的研究，并进行了为期三年的研究，欧洲四所大学参与其中，英国兰卡斯特大学就是其中之一。现在ULTRARAM作为通用内存的替代技术终于有了很大的突破，有机会成功替代传统内存和存储吗？先来看看业界的其他尝试，再下结论。

非易失性存储器的尝试

相信大家或多或少都听过英特尔的傲腾持久内存。凭借其高性能，傲腾获得了一批企业用户。虽然奥腾给出的愿景很美好，但从事实的角度来看，在英特尔去年第三季度的财务报告中，奥腾的业务在2020年前9个月亏损了4.73亿美元，同样布局3D XPoint的Micron也在去年上半年停止了开发。

这一切都说明奥腾的市场反响并不好，主要是因为它的成本和可扩展性。与NAND等竞争产品相比，无论是价格还是容量，傲腾确实是一个昂贵的选择。英特尔宁愿放弃NAND业务，维持奥腾的亏损。第一，因为体积大，可以承受这样的损失。二是看好傲腾在智能NIC和DPU的潜力。但是，既然英特尔放弃了傲腾在台式PC上的方案，就不能称之为“通用”内存。

另外，我们上面提到的MRAM，其实三星在MRAM的突破或多或少缓解了传统存储介质的能耗问题，但MRAM最终并没有解决容量问题，也不能作为真正的通用内存解决方案。以专注于MRAM的Everspin为例。虽然他们的MRAM方案已经达到了GB级别，但主要是针对物联网和汽车等对容量没有过多需求的市场。

总结

在这一点上，我想大家都知道，这种非易失性存储器最终成功需要的不是性能，而是成本、量产难度和可扩展性。ULTRARAM目前还处于研究阶段。我们是否最终能从一些替代技术中学习，让我们看看在大规模生产和制造中是否会有任何障碍。

原标题：下一代通用内存会是ULTRARAM吗？