當我們想到我們的智能手機和其他計算設備時，內存通常不是我們在數據表上看到的第一個特性。處理器經常成為焦點，但內存是設備完成工作能力背后的真正力量。閃存近來一直主導著內存市場，但隨著摩爾定律的發展，它面臨著一些擴展問題，導致業界轉向其他地方尋找內存解決方案。Hewlitt Packard （HP） 對“The Machine”架構的宣傳使“憶阻器”一詞重新回到了內存的聚光燈下。這項技術也被稱為電阻式隨機存取存儲器 （RRAM），正在研究和開發以成為存儲器的下一個發展方向。

像閃存這樣的非易失性存儲器對所有類型的系統都非常重要，因為它能夠在不使用時關閉內存，從而節省能源——在功率受限的嵌入式系統中尤其重要。但隨著應用程序在更小的封裝中推動更快、更高的性能和更低的功耗，內存公司正在尋找 RRAM 的能力，以在閃存接近其擴展極限時超越閃存的性能。此外，亞利桑那州立大學等大學也在分析 RRAM 在各種應用中的優勢和劣勢。

比較 RRAM 和閃存

RRAM 技術背后的概念并不新鮮——它們自 1960 年代就已經存在，但在過去 10 年中作為當前內存技術的繼承者才引起了極大的興趣。電阻器、電容器和電感器是電路的三個基本組成部分，但憶阻器是理論上的第四個。憶阻器是可以記住其歷史的電阻器，從而起到存儲器的作用，而 RRAM 是實現這一概念的技術。RRAM 設備可以分別根據正電壓或負電壓保持低電阻或高電阻狀態，這可以作為位讀取。這些狀態在斷電時仍然存在，因此它有可能成為下一個非易失性存儲技術。

ASU 研究人員一直在積極開發 RRAM 技術。Michael Kozicki 教授是開發一種 RRAM——可編程金屬化單元 （PMC） 及其商業變體導電橋接 RAM （CBRAM） 的先驅。Kozicki 教授和 Hugh Barnaby 副教授也一直在研究如何使 RRAM 技術可用于太空等極端環境，在這種環境中，低功耗和非電壓的結合是必不可少的。Sarma Vrudhula 教授是 RRAM 技術用于新型計算的積極支持者。于世萌助理教授自 2008 年以來一直在進行 RRAM 研究。Yu 表示，與當前的閃存（》10 μs 和 》10 V）相比，RRAM 技術更快（《10 ns）并且編程電壓更小（《3 V）。

Yu 說，RRAM 也有望比閃存更可靠。內存可靠性是根據耐久性（完整性喪失前的寫入周期數）和保留（數據的可讀壽命）來判斷的。與 RRAM 相比，非易失性閃存的耐用性較低，可以達到 10^4 到 10^5 個周期。RRAM 可以達到 10^6 到 10^12 個周期。Yu 說，非易失性存儲器的典型保留標準是 85°C 時的 10 年，閃存可以滿足這一要求，RRAM 也有可能滿足這一要求。

RRAM 在短期內成為閃存繼任者的障礙是每比特成本。閃存是一種非常便宜的制造技術。Yu 說，3D 閃存技術的突破進一步降低了閃存的每比特成本，將閃迪等公司的 RRAM 路線圖推遲了幾年，直到可以為 RRAM 設備開發出更便宜、更高產量的制造策略。并且性能提升不足以克服切換到 RRAM 的成本增加。

更像大腦的記憶

然而，內存市場并不是 RRAM 的唯一應用。研究人員正在研究“神經突觸”應用程序，或者讓計算機更像大腦。

今天的計算架構在順序操作中工作。CPU 從內存中獲取數據并進行計算。但這通常會導致瓶頸。Barnaby 說，當今應用程序中數據的激增使人們想到了像大腦一樣并行處理數據的方法。在我們大腦的神經網絡中，隨著我們的學習，突觸連接著我們大腦中的活躍神經元。這個想法是使用 RRAM 內存作為電路中人工神經元之間的突觸。Barnaby 說，這將有利于圖像識別和語音識別等涉及一些智能的應用。

隨著這些令人興奮的發展，現在是使用內存技術的激動人心的時刻，這可能很快會搶走一些處理器的關注。

審核編輯：郭婷