如今,電子產品購買者可以用比幾年前多幾美元的價格購買到記憶體顯著高於其前代產品的PC、手機和mp3播放器。例如:今天您可以用與兩年前購買僅有30GB記憶體的iPod相同的價格(大約250美元)購買一個80GB的iPod。但是,如果技術製造商找不到縮小記憶體元件的方法,以便能夠繼續將更多記憶體元件裝入越來越小的裝置中,那麼消費者將會面臨殘酷的現實。
計算機和其他電子裝置使用不同型別的記憶體來執行不同的功能。例如,PC使用硬碟驅動器來長期儲存大量資料,並使用隨機存取儲存器 (RAM)——也稱為“固態”記憶體——來儲存在硬碟驅動器外部的資料,以便可以快速且重複地訪問這些資料。然而,為了確保記憶體不會因尺寸而犧牲,裝置製造商正在關注一種名為“通用記憶體”的實驗性方法,這種方法不僅佔用空間更小,而且比現在可用的RAM更快。 目前只有少數公司正在投資這項新興技術,但隨著新型通用記憶體的出現,這種情況可能會發生變化,其中最值得注意的是IBM的“賽道”記憶體和Nantero, Inc.的奈米RAM (NRAM)。
這些技術與略微成熟——但仍未經驗證——的通用記憶體技術並列,例如磁阻式RAM (MRAM),它使用磁極化在裝置的微處理器上永久儲存資訊,以及“相變”記憶體,它在一種稱為硫屬化物的玻璃狀物質被加熱且其原子重新排列時儲存資料。
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每種型別的固態儲存器(包括靜態RAM、動態RAM和快閃記憶體)都有其優點和缺點。“由於成本原因,同時擁有這三種通常是不切實際的,因此設計師需要做出艱難的選擇並犧牲一些東西(例如速度、電池壽命等),並從這三種記憶體型別中選擇一種或兩種,”Nantero的聯合創始人、總裁兼執行長Greg Schmergel說。
SRAM通常用於微處理器中的快取記憶體,可以快速讀取和寫入資料,而不會消耗大量電力,但它無法像DRAM那樣儲存大量資料。然而,DRAM比SRAM慢,並且需要更多電力,這使得它不適合使用電池供電的行動式裝置。快閃記憶體的主要優點是即使裝置斷電,它也能保留資訊(例如手機中的地址簿),但它不如同類產品快速或耐用,這意味著過度使用會導致它磨損並丟失資料。
為了製造NRAM,位於馬薩諸塞州沃本的Nantero公司將數十億個碳奈米管放置在矽晶片上以儲存資料。當施加靜電力時,碳奈米管上下移動以表示資料的0或1。Schmergel說,該公司已經證明,NRAM的方法具有超越其他記憶體型別的速度和容量,並且可以在現有的晶片製造廠(稱為晶圓廠)中製造。問題是英特爾、美光或三星等主要晶片製造商是否會被說服,相信NRAM可以高效可靠地批次生產。
與此同時,位於加利福尼亞州聖何塞的IBM Almaden研究中心的Researchers正在將賭注押在賽道記憶體上,這種記憶體將資料儲存在數千根奈米線(每根奈米線比人類頭髮細1000倍)上的磁性圖案中,這些奈米線排列在矽晶片上。電流脈衝使用電子自旋沿導線移動整個資料模式,就像在賽道上一樣(因此得名)。IBM院士兼Almaden磁電子學小組經理Stuart Parkin表示,使用電子的自旋而不是電荷,可能會實現功耗更低的裝置。IBM預計,在未來十年內,它將使mp3播放器等手持裝置能夠儲存大約50萬首歌曲或3500部電影——比今天可能儲存的數量多100倍——而不會增加裝置成本或降低電池壽命。
晶片製造商不願在其微處理器上使用一種新的、未經證實的記憶體型別,因為這可能會提高其產品的價格。“RAM被放置在電子裝置中使用的矽晶片上,製造這些晶片的公司已經將其發展成了一門科學,”位於加利福尼亞州洛斯加託斯的半導體市場研究公司Objective Analysis的董事Jim Handy說。“每年,他們都會在更小的晶片上放置更多的記憶體,同時保持價格相對穩定。記憶體的全部理念是價格最低者勝出。”
然而,隨著英特爾等晶片製造商不斷縮小其晶片的尺寸,以便它們可以充當越來越小的裝置的大腦,他們需要新的記憶體方法,將固態記憶體和硬碟記憶體的最佳優勢結合起來,並保持成本相當,甚至更低。
“消費者期望,以他們去年購買手機的相同價格,他們今年可以購買到記憶體更大的新手機,”Handy說,他補充說,通用記憶體的作用是使這種趨勢能夠繼續下去。快閃記憶體是最便宜的,目前每GB約3美元(預計明年價格將下降40%)。同樣,DRAM每GB約9美元,明年可能會降至每GB約6美元。SRAM每GB約100美元,並且價格每年變化不大。
很難說通用記憶體在其任何潛在形式下的成本是多少。“在新記憶體技術達到批次生產之前,對新記憶體技術的價格預測通常不值得印在紙上,”Handy說。一旦該技術流行起來並投入大規模生產,成本可能會下降。此外,如果通用記憶體比快閃記憶體、DRAM或SRAM更緊湊,製造商將能夠製造更小的計算機晶片(使用更少的矽)。這將意味著在未來許多年內,電子產品將變得更小、更強大。