韩国科学技术院研发出用于神经形态计算的新型超低功耗存储器

韩国科学技术院研发出用于神经形态计算的新型超低功耗存储器 韩国科学技术院（KAIST）（院长 Kwang-Hyung Lee）4 月 4 日宣布，电气工程学院 Shinhyun Choi 教授的研究团队开发出了下一代相变存储器*设备，具有超低功耗的特点，可以取代 DRAM 和 NAND 闪存。相变记忆体指的是一种存储和/或处理信息的存储器件，利用热量将材料的结晶状态改变为非晶态或结晶态，从而改变其电阻状态。现有的相变存储器存在一些问题，如制造高比例器件的制造工艺昂贵，运行时需要大量电力。为了解决这些问题，Choi 教授的研究团队开发出了一种超低功耗相变存储器件，它不需要昂贵的制造工艺，而是通过电学方法形成非常小的纳米（nm）级相变丝。这一新研发成果具有突破性的优势，不仅加工成本极低，而且还能以超低功耗运行。DRAM 是最常用的存储器之一，速度非常快，但具有易失性，当电源关闭时数据就会消失。存储设备 NAND 闪存的读/写速度相对较慢，但它具有非易失性特点，即使在电源切断时也能保存数据。图 1.本研究开发的超低功耗相变存储器件的图示，以及新开发的相变存储器件与传统相变存储器件的功耗对比。资料来源：韩国科学技术院新兴纳米技术与集成系统研究所另一方面，相变存储器结合了 DRAM 和 NAND 闪存的优点，具有高速和非易失性的特点。因此，相变存储器作为可替代现有存储器的下一代存储器备受瞩目，目前正被作为一种存储器技术或模拟人脑的神经形态计算技术而积极研究。然而，传统的相变存储器件在运行时需要消耗大量电能，因此难以制造出实用的大容量存储器产品或实现神经形态计算系统。为了最大限度地提高存储器件运行时的热效率，以前的研究工作主要集中在通过使用最先进的光刻技术缩小存储器件的物理尺寸来降低功耗，但这些研究在实用性方面受到了限制，因为功耗的改善程度微乎其微，而成本和制造难度却随着每次改进而增加。为了解决相变存储器的功耗问题，Shinhyun Choi 教授的研究团队创造了一种在极小面积内电形成相变材料的方法，成功实现了超低功耗相变存储器件，其功耗比使用昂贵的光刻工具制造的传统相变存储器件低 15 倍。Shinhyun Choi 教授对这项研究未来在新研究领域的发展充满信心，他说："我们开发的相变存储器件意义重大，因为它提供了一种新颖的方法，可以解决生产存储器件过程中的遗留问题，同时大大提高制造成本和能源效率。我们期待我们的研究成果能成为未来电子工程的基础，实现包括高密度三维垂直存储器和神经形态计算系统在内的各种应用，因为它开辟了从多种材料中进行选择的可能性。我要感谢韩国国家研究基金会和国家纳米实验室中心对这项研究的支持。"4 月 4 日，国际著名学术期刊《自然》（Nature）4 月刊发表了这项研究的论文，KAIST 电气工程学院博士生 See-On Park 和博士生 Seokman Hong 作为第一作者参与了这项研究。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究人员开发了一种名为 “Blacksmith” 的新技术，它能绕过现有的防御措施，恢复对现代DRAM设备的Rowhammer漏

研究人员开发了一种名为 “Blacksmith” 的新技术，它能绕过现有的防御措施，恢复对现代DRAM设备的Rowhammer漏洞攻击，导致权限升级、内存损坏等。 Rowhammer是指动态随机存取存储器（DRAM）中会发生的一种意外情况，这种意外会导致存储器单元泄露电荷并造成比特翻转（从1变成0、或从0变成1），这是由于DRAM单元的高密度造成的。 这里是一个视频介绍： #hacking

斯坦福研究人员借助新材料研发出通用存储器 有助于搭建超高效内存矩阵

斯坦福研究人员借助新材料研发出通用存储器 有助于搭建超高效内存矩阵 内存技术的创新斯坦福大学的研究人员证明，一种新材料可使相变存储器（依靠在高低电阻状态之间切换来创建计算机数据的1和0）成为未来人工智能和以数据为中心的系统的改进选择。最近，《自然-通讯》（Nature Communications）杂志详细介绍了他们的可扩展技术，该技术具有快速、低功耗、稳定、持久的特点，并且可以在与商业制造兼容的温度下制造。斯坦福大学电子工程系 Pease-Ye 教授兼材料科学与工程特聘教授 Eric Pop 说："我们不仅仅是在提高耐力或速度等单一指标，而是在同时提高多个指标。这是我们在这一领域建立的最现实、最适合工业的东西。我想把它看作是向通用存储器迈出的一步。"相变存储器件在高电阻和低电阻状态下的截面图。底部电极的直径约为 40 纳米。箭头标记了超晶格材料层之间形成的一些范德华（vdW）界面。超晶格在高电阻态和低电阻态之间被破坏和重构。 图源：波普实验室提供提高计算效率如今的计算机在不同的位置存储和处理数据。易失性内存（速度快，但在计算机关机时就会消失）负责处理数据，而非易失性内存（速度不快，但可以在不持续输入电源的情况下保存信息）负责长期数据存储。当处理器等待检索大量数据时，在这两个位置之间转移信息会造成瓶颈。论文的共同第一作者、Pop 和 Philip Wong（工程学院 Willard R. and Inez Kerr Bell 教授）共同指导的博士候选人吴向进（音译）说："来回穿梭数据需要耗费大量能源，尤其是在当今的计算工作负载下。有了这种存储器，我们希望能把存储器和处理过程更紧密地结合在一起，最终整合到一个设备中，从而减少能耗和时间"。要实现一种有效的、商业上可行的通用存储器，既能进行长期存储，又能进行快速、低功耗处理，同时又不牺牲其他指标，还存在许多技术障碍，但波普实验室开发的新型相变存储器是迄今为止任何人在这项技术上取得的最接近目标的成果。研究人员希望它能激励人们进一步开发和采用这种通用存储器。GST467 合金的承诺这种存储器依赖于 GST467，这是一种由四份锗、六份锑和七份碲组成的合金，由马里兰大学的合作者开发。Pop 和他的同事找到了在超晶格中将这种合金夹在其他几种纳米薄材料之间的方法，他们以前曾用这种分层结构取得过良好的非易失性存储器效果。"GST467 的独特成分使其开关速度特别快，"在 Pop 实验室获得博士学位的 Asir Intisar Khan 说，他是这篇论文的共同第一作者。"将它集成到纳米级器件的超晶格结构中，可以实现低开关能量，为我们提供了良好的耐久性、非常好的稳定性，并使其具有非易失性它的状态可以保持 10 年或更长的时间。"设定新标准GST467 超晶格通过了几项重要的基准测试。相变存储器有时会随时间发生漂移，即 1 和 0 的值会缓慢移动，但他们的测试表明，这种存储器非常稳定。它的工作电压也低于 1 伏（这是低功耗技术的目标），而且速度明显快于一般的固态硬盘。Pop 说："其他几种非易失性存储器的速度可能更快一些，但它们的工作电压更高，功耗更大。所有这些计算技术都需要在速度和能耗之间做出权衡。我们能在低于一伏特的电压下以几十纳秒的速度进行切换，这一点非常重要。"超晶格还能在狭小的空间内容纳大量的记忆细胞。研究人员将记忆单元的直径缩小到 40 纳米，不到冠状病毒大小的一半。由于超晶格的制造温度较低，而且采用了先进的制造技术，因此这种方法是可行的。制造温度远远低于所需要的温度。研究人员正在讨论将存储器堆叠成数千层，以提高密度。这种存储器可以实现未来的3D分层。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

业界预期存储器价格可能在二季度提前反应

业界预期存储器价格可能在二季度提前反应 存储器产业2024年从价格谷底回升，业界预期，即使上半年的市场终端需求不如预期，原厂仍将力撑DRAM及NAND Flash价格温和调涨，为了应对传统旺季加剧供应紧俏，不排除二季度再掀起一波补货涨价潮，预计存储器价格可能提前反应，二季度存储器的价格涨势将成为下半年产业风向标。 消息来源: 科创板日报

第二季度DRAM合同价格调整为增长13-18% NAND 闪存约增长15-20%

第二季度DRAM合同价格调整为增长13-18% NAND 闪存约增长15-20% 在花莲地震之前，TrendForce 最初预测 DRAM 合约价格将季节性上涨 3-8%，NAND Flash 将上涨 13-18%。这主要是由于人工智能应用之外的需求低迷，尤其是笔记本电脑和智能手机的需求没有复苏迹象。库存水平逐渐增加，尤其是个人电脑原始设备制造商的状况所带来。此外，由于 DRAM 和 NAND 闪存的价格已经连续上涨了两三个季度，买家接受进一步大幅提价的意愿已经减弱。地震后，市场上出现了一些零星的报道，称 PC OEM 供应商出于特殊考虑，接受 DRAM 和 NAND Flash 合同价格的大幅上涨，但这只是个别交易。到 4 月下旬，在新一轮合同价格谈判完成后，涨幅超过了最初的预期。这促使 TrendForce 上调了第二季度 DRAM 和 NAND Flash 的合约价格涨幅，这不仅反映了买方希望支持其库存价值的愿望，也反映了对人工智能市场供需前景的考虑。TrendForce 报告称，制造商对 HBM 产能的潜在挤出效应保持警惕。具体而言，三星采用 1Alpha 工艺节点的 HBM3e 产品预计到 2024 年底将使用约 60% 的产能。这一大幅分配预计将限制 DDR5 供应商，尤其是在第三季度 HBM3e 产量大幅增加的情况下。为此，买家在第二季度战略性地增加库存，为第三季度开始的 HBM 短缺做好准备。随着能效对人工智能推理服务器越来越重要，北美 CSP 正在采用 QLC 企业固态硬盘作为首选存储解决方案。这一转变推动了对 QLC 企业级固态硬盘的需求，导致一些供应商的库存迅速耗尽，并使他们对销售犹豫不决。此外，由于消费产品需求的复苏尚不明朗，供应商对非 HBM 晶圆容量的资本投资普遍持保守态度，尤其是对 NAND 闪存的投资，因为目前 NAND 闪存的价格处于盈亏平衡点。 ... PC版： 手机版：

专家认为非易失性内存最早将于2030年代取代DRAM

专家认为非易失性内存最早将于2030年代取代DRAM 在回答媒体和行业观察家的提问时，SNIA的Arthur Sainio、Tom Coughlin 和 Jim Handy 表示，持久性内存的速度已经达到了现代 DRAM 技术的水平，SK 海力士和美光的铪铁电技术就证明了这一点。不过，他们无法直接回答哪种新兴内存技术将最终取代客户端 PC 和服务器中的 DRAM。虽然铁电存储器以快速写入周期而著称，但并不能保证它最终会胜出。这是因为 MRAM、FERAM 和 ReRAM 等多种新型存储器技术都在竞相取代 SRAM、NOR 闪存和 DRAM 等现有标准。据专家称，MRAM 与其竞争对手相比具有很大的优势，因为其读取速度"很可能在不久的将来与 DRAM 的速度相媲美"。自旋轨道力矩和电压控制磁各向异性等新技术也正在缩短 MRAM 的写入延迟时间，使其成为有朝一日可能取代 DRAM 的主要候选产品之一。然而，从 DRAM 过渡到持久性内存的一个主要障碍是制造成本。虽然 DRAM 的生产成本相对较低，但要使持久性内存在价格上具有竞争力，可能还需要数年时间。妨碍采用持久性内存的另一个问题是，它目前使用的是 NOR 闪存和 SRAM 接口，而不是 DDR。不过，这种情况在未来可能会改变，因为"任何内存技术都不可能与任何总线紧密结合"。顾名思义，非易失性内存即使在没有电源的情况下也能保留内容，这使它在某些应用中成为一笔巨大的财富。然而，专家们认为，尽管持久性内存的优势显而易见，但在不久的将来，它的广泛应用还面临着许多障碍。从目前的情况来看，我们可能不会在 2030 年代初之前过渡到这种新技术，"但也可能比那要晚得多"。 ... PC版： 手机版：