新興存儲好嗎

㈠ 存儲技術SRAM詳解

靜態隨機存取存儲器（SRAM）詳解

靜態隨機存取存儲器（Static Random-Access Memory，SRAM）是隨機存取存儲器的一種，具有獨特的存儲特性和廣泛的應用場景。

一、SRAM的基本特性

SRAM的「靜態」特性指的是，只要保持通電，裡面儲存的數據就可以恆常保持，無需像動態隨機存取存儲器（DRAM）那樣周期性地刷新。然而，當電力供應停止時，SRAM儲存的數據還是會消失，因此它也被歸類為volatile memory（易失性存儲器）。

二、SRAM與DRAM的區別

• 數據保存機制：SRAM不需要刷新電路即能保存其內部存儲的數據，而DRAM需要每隔一段時間刷新充電一次，否則內部數據會消失。
• 性能與功耗：SRAM具有較高的性能，功耗較小。
• 容量與成本：SRAM的集成度較低，相同面積的矽片上能製造的SRAM容量比DRAM小，因此SRAM的成本更高。
• 應用場景：SRAM主要用於二級高速緩存（Level 2 Cache），而DRAM則廣泛應用於內存條中。

三、SRAM的運作原理

一個SRAM單元通常由4-6隻晶體管組成，當這個SRAM單元被賦予0或者1的狀態之後，它會保持這個狀態直到下次被賦予新的狀態或者斷電之後才會更改或者消失。SRAM的速度相對比較快，且比較省電，但存儲1bit的信息需要4-6隻晶體管，製造成本較高。

SRAM的基本單元由兩個CMOS反相器組成，兩個反相器的輸入輸出交叉連接，實現了兩個反相器輸出狀態的鎖定、保存，即存儲了一個位元的狀態。寫操作時，通過控制相關晶體管的導通與截止，可以改變存儲單元的狀態；讀操作時，則通過差分放大器讀取存儲單元的內容。

四、SRAM的結構示例

上圖展示了6場效應管組成一個存儲bit單元的結構。其中，M1-M6表示6個晶體管，SRAM中的每一個bit存儲由4個場效應管M1-M4構成兩個交叉耦合的反相器中。

五、SRAM的發展趨勢與挑戰

隨著處理器日趨強大，尺寸越發精巧，更加強大的處理器需要緩存進行相應的改進。然而，SRAM的6晶體管架構意味著每平方厘米上的晶體管的數量將會非常多，這帶來了以下問題：

• 更易出現軟錯誤：隨著工藝節點的縮小，軟錯誤率預計將增加。
• 更低的成品率：SRAM區域更容易因工藝變化出現缺陷，降低處理器晶元的總成品率。
• 更高的功耗：較小的晶體管會導致泄露電流升高，增加待機功耗。

此外，可穿戴電子產品的出現對SRAM提出了新的要求。由於電路板的空間有限，MCU必須做得很小，而且必須能夠使用攜帶型電池提供的微小電量運行。片上緩存難以滿足這些要求，因此對外置緩存的需求將會升高。在所有存儲器選項中，SRAM最適合被用作外置緩存，因為它們的待機電流小於DRAM，存取速度高於DRAM和快閃記憶體。

六、新興存儲技術的發展

隨著SoC工藝進步和設計復雜度的增加，嵌入式SRAM也越來越多。然而，傳統存儲技術面臨著諸多挑戰，新興存儲技術如相變存儲器（PCM）、ReRAM、鐵電RAM（FRAM）、MRAM等正在迅速發展，並有望取代部分傳統存儲技術。這些新興存儲器具有各自的競爭優勢和劣勢，未來哪種存儲技術將成為主流尚不確定。

綜上所述，SRAM作為一種重要的隨機存取存儲器，在高性能、低功耗方面具有顯著優勢，但也面臨著集成度低、成本高等挑戰。隨著新興存儲技術的不斷發展，SRAM的應用場景和市場份額可能會發生變化。

㈡ 雲端存儲技術未來的發展前景如何

海量數據催生新型的存儲模式——雲存儲

近年來，大數據發展浪潮席捲全球，企業對信息存儲提出了新的需求，雲存儲由此而誕生。雲存儲是基於雲計算相關技術延伸和發展而來的全新的產品形態。

雲存儲的核心技術主要包括虛擬化技術、重復數據刪除技術、分布式存儲技術、數據備份技術、內容分發網路技術和存儲加密技術。雲存儲利用這些核心技術將網路中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟體集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能，從而保證數據的安全性，並節約存儲空間。

雲存儲往企業級方向發展，市場規模持續擴大

我國雲存儲行業的發展可以追溯到2007年，雲計算、雲存儲的概念在國內開始出現。2011年，雲計算、雲存儲的概念落地;2012年，國家將雲計算列為重點發展的戰略性新興產業，各大互聯網企業紛紛推出自己的雲存儲應用，類Dropbox和類Evernote的應用層出不窮。該階段雲存儲的發展以個人雲存儲發展為主。

2016年，監管政策收緊導致大批網盤企業關停，致使個人雲存儲用戶規模急劇下降。企業雲存儲迎來高速發展期，國家積極鼓勵企業上雲。同時伴隨著海量數據的增長，市場對信息存儲的安全提出了更高的要求，各大企業也紛紛推出了存儲容災、專屬企業存儲等服務。

據統計，目前企業雲存儲占據了98.63%的雲存儲市場規模，個人雲存儲市場規模佔比僅在1.37%左右。

從整體市場規模看，2015年我國雲存儲市場規模約為115億元，2019年我國雲存儲市場規模已經達到了326億元。2020年，海量數據的持續增長進一步推動了我國企業對雲存儲的需求，2020年我國雲存儲市場規模預計接近400億元。

萬物互聯將催生更大雲存儲市場

未來，我國5G的發展與雲計算交織並進，5G時代網路速度的提升帶來萬物互聯，而其背後大量的數據需要有雲計算強大的計算和存儲能力支撐，我國雲存儲市場發展空間大，市場規模在未來幾年仍將保持較快的增速增長，2026年有望突破1800億元。

㈢ 使用量子力學技術的新型超低功耗存儲器或將取代DRAM和Flash

看到了當前的數字技術能源危機，蘭開斯特大學的研究人員開發出了一種可以解決這一問題的新型計算機並申請了專利。

這種新型的存儲器有望取代動態隨機存取存儲器（DRAM）和快閃記憶體（Flash）驅動器。強大且超低能耗計算時代即將來臨，你准備好了嗎？

研究人員對這一進展有充分的理由感到興奮。物聯網在家庭和辦公室的出現在很大程度上方便了我們的智能生活，但以數據為中心也將消耗大量的能源。無論是互聯智能設備、音箱還是其它的家用設備將需要能量來處理所有「數據」以提供最佳功能。

事實上，能源消耗是一個非常令人關切的問題，而高效率的照明和電器節省的能源實際上可以通過更多地使用計算機和小工具。根據一個研究預測，到2025年，數據洪流預計將消耗全球電力的五分之一。

新開發的電子存儲設備能夠以超低的能耗為服務所有人日常生活。這種低功耗意味著，存儲設備不需要啟動，甚至在按鍵切換時也可以立即進入節能模式。

正如蘭開斯特大學物理學教授Manus Hayne 所說，「通用存儲器穩定的存儲數據，輕易改存儲的數據被廣泛認為是不可行，甚至是不可能的，新的設備證明了其矛盾性。」

「理想的是結合兩者的優點而沒有缺點，這就是我們已經證明的。我們的設備有一個固有的數據存儲時間，預計超過宇宙的年齡，但它可以用比DRAM少100倍的能量存儲或刪除數據。」 Manus Hayne表示。

為了解決和創造這種新的存儲設備，研究人員使用量子力學來解決穩定的長期數據存儲和低能量寫入和擦除之間選擇的困境。

剛剛獲得專利的新設備和研究已經有幾家公司表示對此感興趣，新的存儲設備預計將取代1000億美元的動態隨機存取存儲器（DRAM）市場。

上述這種技術到底如何實現？雷鋒網找到了蘭開斯特大學的研究人員發表的《Room-temperature Operation of Low-voltage, Non-volatile, Compound-semiconctor Memory Cells》的論文，可以再進一步了解這個技術。

文章中指出，雖然不同形式的傳統（基於電荷）存儲器非常適合應用於計算機和其他電子設備，靜態隨機存取存儲器（SRAM），動態隨機存取存儲器（DRAM）和快閃記憶體（Flash）具有互補的特性，它們分別非常適合在高速緩存、動態存儲器和數據存儲中的發揮作用。然而，他們又都有自身的缺點。這就意味著市場需要新的存儲器，特別是，同時實現穩定性和快速、低壓（低能量）的矛盾要求已證明是具有挑戰性的。

研究團隊報告了一種基於III-V半導體異質結構的無氧化浮柵存儲器單元，其具有無結通道和存儲數據的非破壞性讀取。非易失性數據保留至少100000s ，通過使用InAs/AlSb的2.1eV導帶偏移和三勢壘共振隧穿結構，可以實現與≤2.6V的開關相結合。低電壓操作和小電容的組合意味著每單位面積的固有開關能量分別比動態隨機存取存儲器和快閃記憶體小100和1000倍。因此，該設備可以被認為是具有相當大潛力的新興存儲器。

具體結構方面，這是一種新型低壓，化合物半導體，基於電荷的非易失性存儲器件的概念進行設計、建模、製造適合室溫運行。利用AlSb / InAs驚人的導帶陣列進行電荷保持，以及形成諧振隧道勢壘，使研究團隊能夠證明低壓（低能耗）操作與非易變儲存。該器件是由InAs / AlSb / GaSb異質結構構成的FG存儲器結構，其中InAs用作FG和無結通道。研究團隊通過模擬驗證了器件的工作原理，並給出了器件的關鍵存儲特性，如編程/擦除狀態的保留特性，並給出了在單個元件上的實驗結果。

雷鋒網編譯，via interestingengineering、nature

㈣ 全息存儲全息存儲的技術優勢

全息存儲作為一種新興的存儲技術，其在容量、速度和可靠性方面展現出極大的發展潛力。與傳統存儲方式相比，全息存儲器以其頁為單位進行讀寫，允許多個頁面同時並行讀寫，理論上能夠實現極高的傳輸速度，業界普遍預計可達1GB/s，隨機訪問時間小於1毫秒。

一塊僅如方糖大小的立方體全息存儲設備，就能容納高達1TB的數據。這一驚人容量並非憑空而來，而是基於晶體結構的特性。晶體由無數個面構成，通過改變激光束的入射角度，能夠在晶體中存儲海量信息。類比於書籍，全息存儲器以小體積實現大容量存儲，理論上可以輕松突破1TB的存儲密度。

不同於傳統硬碟依賴移動部件進行數據讀寫，全息存儲器採用非接觸式操作，消除了移動部件的磨損，從而延長了使用壽命並提高了數據可靠性與安全性。全息存儲器幾乎能夠實現永久性數據保存，在斷電條件下，數據可在感光介質中持久存留數百年之久，這一優勢遠超傳統硬碟。

全息存儲是利用全息照相的技術原理來實現數據記錄的。這一概念是Dennis Gabor在1984年為提高電子顯微鏡的解析度而提出的。他的最大優點是超高密度，不僅如此，全息存儲還具有極大的提升潛力，只要控制晶元具有足夠強的數據處理能力，全息存儲技術甚至可以提供高達1000TB的容量。相比之下，目前硬碟的最大容量才2TB，這個容量只相當於全息存儲的「立方體糖塊」的一個小碎片所提供的存儲能力。