更小更强大的设备的关键

随着内存需求增长和设备缩小,目前在PC和手机上存储信息的方式将无法满足需求

如今,电子产品购买者可以用比几年前多几美元的价格购买到内存显著高于其前代产品的PC、手机和mp3播放器。例如:今天您可以用与两年前购买仅有30GB内存的iPod相同的价格(大约250美元)购买一个80GB的iPod。但是,如果技术制造商找不到缩小内存组件的方法,以便能够继续将更多内存组件装入越来越小的设备中,那么消费者将会面临残酷的现实。

计算机和其他电子设备使用不同类型的内存来执行不同的功能。例如,PC使用硬盘驱动器来长期存储大量数据,并使用随机存取存储器 (RAM)——也称为“固态”内存——来保存在硬盘驱动器外部的数据,以便可以快速且重复地访问这些数据。然而,为了确保内存不会因尺寸而牺牲,设备制造商正在关注一种名为“通用内存”的实验性方法,这种方法不仅占用空间更小,而且比现在可用的RAM更快。 目前只有少数公司正在投资这项新兴技术,但随着新型通用内存的出现,这种情况可能会发生变化,其中最值得注意的是IBM的“赛道”内存Nantero, Inc.的纳米RAM (NRAM)。

这些技术与略微成熟——但仍未经验证——的通用内存技术并列,例如磁阻式RAM (MRAM),它使用磁极化在设备的微处理器上永久存储信息,以及“相变”内存,它在一种称为硫属化物的玻璃状物质被加热且其原子重新排列时存储数据。


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每种类型的固态存储器(包括静态RAM动态RAM闪存)都有其优点和缺点。“由于成本原因,同时拥有这三种通常是不切实际的,因此设计师需要做出艰难的选择并牺牲一些东西(例如速度、电池寿命等),并从这三种内存类型中选择一种或两种,”Nantero的联合创始人、总裁兼首席执行官Greg Schmergel说。

SRAM通常用于微处理器中的缓存内存,可以快速读取和写入数据,而不会消耗大量电力,但它无法像DRAM那样存储大量数据。然而,DRAM比SRAM慢,并且需要更多电力,这使得它不适合使用电池供电的便携式设备。闪存的主要优点是即使设备断电,它也能保留信息(例如手机中的地址簿),但它不如同类产品快速或耐用,这意味着过度使用会导致它磨损并丢失数据。

为了制造NRAM,位于马萨诸塞州沃本的Nantero公司将数十亿个碳纳米管放置在硅芯片上以存储数据。当施加静电力时,碳纳米管上下移动以表示数据的0或1。Schmergel说,该公司已经证明,NRAM的方法具有超越其他内存类型的速度和容量,并且可以在现有的芯片制造厂(称为晶圆厂)中制造。问题是英特尔、美光或三星等主要芯片制造商是否会被说服,相信NRAM可以高效可靠地批量生产。

与此同时,位于加利福尼亚州圣何塞的IBM Almaden研究中心的Researchers正在将赌注押在赛道内存上,这种内存将数据存储在数千根纳米线(每根纳米线比人类头发细1000倍)上的磁性图案中,这些纳米线排列在硅芯片上。电流脉冲使用电子自旋沿导线移动整个数据模式,就像在赛道上一样(因此得名)。IBM院士兼Almaden磁电子学小组经理Stuart Parkin表示,使用电子的自旋而不是电荷,可能会实现功耗更低的设备。IBM预计,在未来十年内,它将使mp3播放器等手持设备能够存储大约50万首歌曲或3500部电影——比今天可能存储的数量多100倍——而不会增加设备成本或降低电池寿命。

芯片制造商不愿在其微处理器上使用一种新的、未经证实的内存类型,因为这可能会提高其产品的价格。“RAM被放置在电子设备中使用的硅芯片上,制造这些芯片的公司已经将其发展成了一门科学,”位于加利福尼亚州洛斯加托斯的半导体市场研究公司Objective Analysis的董事Jim Handy说。“每年,他们都会在更小的芯片上放置更多的内存,同时保持价格相对稳定。内存的全部理念是价格最低者胜出。”

然而,随着英特尔等芯片制造商不断缩小其芯片的尺寸,以便它们可以充当越来越小的设备的大脑,他们需要新的内存方法,将固态内存和硬盘内存的最佳优势结合起来,并保持成本相当,甚至更低。

“消费者期望,以他们去年购买手机的相同价格,他们今年可以购买到内存更大的新手机,”Handy说,他补充说,通用内存的作用是使这种趋势能够继续下去。闪存是最便宜的,目前每GB约3美元(预计明年价格将下降40%)。同样,DRAM每GB约9美元,明年可能会降至每GB约6美元。SRAM每GB约100美元,并且价格每年变化不大。

很难说通用内存在其任何潜在形式下的成本是多少。“在新内存技术达到批量生产之前,对新内存技术的价格预测通常不值得印在纸上,”Handy说。一旦该技术流行起来并投入大规模生产,成本可能会下降。此外,如果通用内存比闪存、DRAM或SRAM更紧凑,制造商将能够制造更小的计算机芯片(使用更少的硅)。这将意味着在未来许多年内,电子产品将变得更小、更强大。

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