閃存之后哪種存儲技術當道?

在現有存儲體系中，磁帶、硬盤和最近幾年興起的SSD（固態硬盤）各有所長：磁帶存儲成本最低，但存取速度比較慢；以SSD(固態硬盤)為代表的閃存成本較高，但速度快；硬盤介于兩者之間。與其他兩種存儲介質相比，閃存的相關技術還在繼續進步之中，成本還有下降的空間。因此，人們對于閃存技術非常看好。

不過，閃存要真正取代磁帶和硬盤，目前面臨的挑戰還不少，比如，由于光刻技術以及成本方面的原因，閃存無法繼續縮小尺寸的同時保證現有的性能，而且生產實用的大容量閃存也存在一定困難。另外，在耐用性上閃存也要比靜態隨機讀寫存儲器(SRAM)和動態隨機存儲（DRAM）差，隨著時間的推移，它的可靠性會越來越低。基于這些原因，惠普、IBM和其他一些存儲巨頭正在加緊研發新的有望取代閃存的存儲技術，以滿足消費者的需求。

RRAM：更聰明的內存

惠普和海力士（Hynix）半導體公司最近宣布要在RRAM（電阻式記憶體）的密度和能效方面開展合作，以加速這種新技術進入市場的腳步。

RRAM（也稱ReRAM）目前還處在一個相對早期的發展階段，不過惠普、夏普、三星等公司都在這種技術上投入了大量人力和物力，在過去的10年里分別取得了很多與RRAM有關的專利。

惠普的RRAM技術最關鍵部分是一種稱為憶阻器的新存儲介質，其得名是因為數據的傳輸依靠電阻的變化。憶阻器是一種非易失性內存，也就是在不供電時也可以保留信息。憶阻器還可以執行計算，這是其他類型的內存所沒有的。這一特性使得惠普公司相信有朝一日它能取代單一功能的芯片，既能存儲數據還能完成計算，而不再需要一個專用的CPU。惠普研究人員還表示，他們已經研發出了一種多層架構，可以在一個單層芯片上堆疊多層憶阻器以節省空間。

雖然科學家大約40年前就已經知道憶阻器的工作原理，但直到最近幾年，他們才設計出憶阻器的集成電路，而且還沒有完全掌握其控制過程。

與閃存可擦寫百萬次（如數碼相機照相和刪除照片）相比，憶阻器生命周期要長得多。如今，閃存在記憶棒和數碼相機領域應用得非常廣泛。然而，在其他一些領域由于壽命的關系，閃存的應用就遠不是那么普及了。

雖然電阻式記憶體和憶阻器的未來究竟如何還不太明確，但惠普公司在這種技術上制定了很多開發計劃。目標之一就是爭取在3年內實現該項技術的商業化，生產出一種比閃存的存取速度更快、更耐用，同時更節能、具有更高存儲密度的存儲介質，其更長遠的計劃則是讓電阻式記憶體與閃存競爭甚至與DRAM、硬盤進行競爭。

當然，要與閃存、硬盤和DRAM競爭，電阻式記憶體或者說憶阻器面臨著不少挑戰。比如，要想與DRAM競爭，還需要提高電阻式記憶體的耐用性。像進行氣候模型分析的超級計算機使用的DRAM在3#12316;4年中可能存取百萬兆次以上，這是非常驚人的，為了與DRAM競爭，電阻式記憶體也必須要做到這樣耐用。第二，惠普的憶阻器使用的鈦氧化物在半導體工藝中并不常用。不過，惠普表示它已經為應用這種材料做好了準備，它認為這種鈦氧化物能與當前在集成電路中所用金屬氧化物（CMOS）技術兼容。

賽道內存：更高存儲密度

競爭對手IBM在研發下一代內存時采取的是與惠普不同的技術，IBM使用電子的自旋來存儲數據。IBM在2008年4月宣布，IBM成功研制出一種新型電腦存儲介質，比目前的電腦硬盤和閃存存儲能力高100倍，IBM稱之為“ 賽道內存”，因為它利用硅晶片表面的磁性材料的磁場（納米級的賽道）來存儲信息。IBM的科學家說，這種芯片沒有移動部件，讀寫速度更高，也更可靠。

與閃存相比，在硅基上擺放磁性材料能存儲的信息更多，如果在硅材料的垂直方向配置磁性材料可以生產出一個立體的存儲芯片，從而獲得遠遠超過硬盤的存儲密度。理論上說，沿垂直方向層疊100個磁性材料就可以設置100個左右的位元。IBM的科學家表示，如果采用賽道內存，iPod的存儲容量將擴大100倍。IBM的科學家已經驗證了賽道內存的工作原理。他們預見，在三年內可以看到賽道內存的原型產品，五年內將會產品化。

其他存儲技術

除了電阻式記憶體、賽道內存外，還有其他幾種類型的隨機存取存儲器正在研發過程之中，但由于其相對不成熟，還沒有哪一種能對閃存如今的市場主導地位構成沖擊。其中相變隨機存取存儲器 （PRAM）被寄予厚望。相變隨機存取存儲器如同電阻式記憶體和賽道內存一樣，都是非易失性的。PRAM的創新在于它使用電流來存儲數據。數據存儲在一種玻璃狀叫做硫族的物質中，其原子被加熱時會重新排列，從一個相位轉變到另一個相位，從而擦除數據。由于在寫入數據之前不需要擦除此前保存的數據，因此，相變存儲的寫入性能要遠遠高于閃存。硫族化合物也用于CD和DVD，其中硫原子接受激光照射受熱重新排列從而儲存信息。

磁阻RAM （MRAM） 也是候選技術之一。這種技術用磁性元素而不是電荷或電流來存儲數據。如今，研究人員正在尋求使用電氣開關來增加MRAM的密度，從而在其他RAM產品進入市場前，搶占閃存的市場。

位于美國馬薩諸塞州的Nantero公司正在研究納米內存（NRAM）技術，它把數據存儲在硅芯片上的數十億個碳納米管中。如果加電，碳納米管會上下移動來表示0或1。該公司表示，它已經驗證，NRAM在存取速度和存儲密度方面都超過了其他類型的記憶體，并且可以在現有的芯片制造設備上生產；這一點非常重要。

Nantero和Lockheed Martin兩家公司去年還開發出了一種防輻射的NRAM，并在美國NASA的亞特蘭蒂斯航天飛機上進行了測試。兩家公司說，這是它們為太空設備開發高密度、非易失性、基于碳納米管的記憶體邁出的第一步。

Nantero正在加緊對 NRAM的研發工作，希望讓它能替代現在普遍使用的閃存以及應用于各種不同芯片的嵌入式存儲介質，包括微處理器、專用集成電路（ASIC）和現場可編程門陣列（FPGA）。它們現在面臨的最大挑戰是在大規模生產中的NRAM芯片上確保每一個碳納米管的動作都完全可控。

盡管上述技術都在積極研發過程中，甚至取得了一些突破性進展。但目前來看，閃存正在上升的地位似乎在比較長的時期內沒有哪種技術能動搖，而且閃存技術本身也在繼續進步。例如，東芝就在6月宣布，它把16個8GB的閃存芯片堆疊起來生產出了一個128 GB閃存模塊，這是目前為止容量最大的閃存模塊。研究人員認為，目前的閃存技術還有繼續提高的余地，在閃存技術達到自己的極限之前，上述其他技術要想以成本優勢取代閃存是很困難的。