新兴存储好吗

㈠ 存储技术SRAM详解

静态随机存取存储器（SRAM）详解

静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory，SRAM）是随机存取存储器的一种，具有独特的存储特性和广泛的应用场景。

一、SRAM的基本特性

SRAM的“静态”特性指的是，只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持，无需像动态随机存取存储器（DRAM）那样周期性地刷新。然而，当电力供应停止时，SRAM储存的数据还是会消失，因此它也被归类为volatile memory（易失性存储器）。

二、SRAM与DRAM的区别

• 数据保存机制：SRAM不需要刷新电路即能保存其内部存储的数据，而DRAM需要每隔一段时间刷新充电一次，否则内部数据会消失。
• 性能与功耗：SRAM具有较高的性能，功耗较小。
• 容量与成本：SRAM的集成度较低，相同面积的硅片上能制造的SRAM容量比DRAM小，因此SRAM的成本更高。
• 应用场景：SRAM主要用于二级高速缓存（Level 2 Cache），而DRAM则广泛应用于内存条中。

三、SRAM的运作原理

一个SRAM单元通常由4-6只晶体管组成，当这个SRAM单元被赋予0或者1的状态之后，它会保持这个状态直到下次被赋予新的状态或者断电之后才会更改或者消失。SRAM的速度相对比较快，且比较省电，但存储1bit的信息需要4-6只晶体管，制造成本较高。

SRAM的基本单元由两个CMOS反相器组成，两个反相器的输入输出交叉连接，实现了两个反相器输出状态的锁定、保存，即存储了一个位元的状态。写操作时，通过控制相关晶体管的导通与截止，可以改变存储单元的状态；读操作时，则通过差分放大器读取存储单元的内容。

四、SRAM的结构示例

上图展示了6场效应管组成一个存储bit单元的结构。其中，M1-M6表示6个晶体管，SRAM中的每一个bit存储由4个场效应管M1-M4构成两个交叉耦合的反相器中。

五、SRAM的发展趋势与挑战

随着处理器日趋强大，尺寸越发精巧，更加强大的处理器需要缓存进行相应的改进。然而，SRAM的6晶体管架构意味着每平方厘米上的晶体管的数量将会非常多，这带来了以下问题：

• 更易出现软错误：随着工艺节点的缩小，软错误率预计将增加。
• 更低的成品率：SRAM区域更容易因工艺变化出现缺陷，降低处理器芯片的总成品率。
• 更高的功耗：较小的晶体管会导致泄露电流升高，增加待机功耗。

此外，可穿戴电子产品的出现对SRAM提出了新的要求。由于电路板的空间有限，MCU必须做得很小，而且必须能够使用便携式电池提供的微小电量运行。片上缓存难以满足这些要求，因此对外置缓存的需求将会升高。在所有存储器选项中，SRAM最适合被用作外置缓存，因为它们的待机电流小于DRAM，存取速度高于DRAM和闪存。

六、新兴存储技术的发展

随着SoC工艺进步和设计复杂度的增加，嵌入式SRAM也越来越多。然而，传统存储技术面临着诸多挑战，新兴存储技术如相变存储器（PCM）、ReRAM、铁电RAM（FRAM）、MRAM等正在迅速发展，并有望取代部分传统存储技术。这些新兴存储器具有各自的竞争优势和劣势，未来哪种存储技术将成为主流尚不确定。

综上所述，SRAM作为一种重要的随机存取存储器，在高性能、低功耗方面具有显着优势，但也面临着集成度低、成本高等挑战。随着新兴存储技术的不断发展，SRAM的应用场景和市场份额可能会发生变化。

㈡ 云端存储技术未来的发展前景如何

海量数据催生新型的存储模式——云存储

近年来，大数据发展浪潮席卷全球，企业对信息存储提出了新的需求，云存储由此而诞生。云存储是基于云计算相关技术延伸和发展而来的全新的产品形态。

云存储的核心技术主要包括虚拟化技术、重复数据删除技术、分布式存储技术、数据备份技术、内容分发网络技术和存储加密技术。云存储利用这些核心技术将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能，从而保证数据的安全性，并节约存储空间。

云存储往企业级方向发展，市场规模持续扩大

我国云存储行业的发展可以追溯到2007年，云计算、云存储的概念在国内开始出现。2011年，云计算、云存储的概念落地;2012年，国家将云计算列为重点发展的战略性新兴产业，各大互联网企业纷纷推出自己的云存储应用，类Dropbox和类Evernote的应用层出不穷。该阶段云存储的发展以个人云存储发展为主。

2016年，监管政策收紧导致大批网盘企业关停，致使个人云存储用户规模急剧下降。企业云存储迎来高速发展期，国家积极鼓励企业上云。同时伴随着海量数据的增长，市场对信息存储的安全提出了更高的要求，各大企业也纷纷推出了存储容灾、专属企业存储等服务。

据统计，目前企业云存储占据了98.63%的云存储市场规模，个人云存储市场规模占比仅在1.37%左右。

从整体市场规模看，2015年我国云存储市场规模约为115亿元，2019年我国云存储市场规模已经达到了326亿元。2020年，海量数据的持续增长进一步推动了我国企业对云存储的需求，2020年我国云存储市场规模预计接近400亿元。

万物互联将催生更大云存储市场

未来，我国5G的发展与云计算交织并进，5G时代网络速度的提升带来万物互联，而其背后大量的数据需要有云计算强大的计算和存储能力支撑，我国云存储市场发展空间大，市场规模在未来几年仍将保持较快的增速增长，2026年有望突破1800亿元。

㈢ 使用量子力学技术的新型超低功耗存储器或将取代DRAM和Flash

看到了当前的数字技术能源危机，兰开斯特大学的研究人员开发出了一种可以解决这一问题的新型计算机并申请了专利。

这种新型的存储器有望取代动态随机存取存储器（DRAM）和闪存（Flash）驱动器。强大且超低能耗计算时代即将来临，你准备好了吗？

研究人员对这一进展有充分的理由感到兴奋。物联网在家庭和办公室的出现在很大程度上方便了我们的智能生活，但以数据为中心也将消耗大量的能源。无论是互联智能设备、音箱还是其它的家用设备将需要能量来处理所有“数据”以提供最佳功能。

事实上，能源消耗是一个非常令人关切的问题，而高效率的照明和电器节省的能源实际上可以通过更多地使用计算机和小工具。根据一个研究预测，到2025年，数据洪流预计将消耗全球电力的五分之一。

新开发的电子存储设备能够以超低的能耗为服务所有人日常生活。这种低功耗意味着，存储设备不需要启动，甚至在按键切换时也可以立即进入节能模式。

正如兰开斯特大学物理学教授Manus Hayne 所说，“通用存储器稳定的存储数据，轻易改存储的数据被广泛认为是不可行，甚至是不可能的，新的设备证明了其矛盾性。”

“理想的是结合两者的优点而没有缺点，这就是我们已经证明的。我们的设备有一个固有的数据存储时间，预计超过宇宙的年龄，但它可以用比DRAM少100倍的能量存储或删除数据。” Manus Hayne表示。

为了解决和创造这种新的存储设备，研究人员使用量子力学来解决稳定的长期数据存储和低能量写入和擦除之间选择的困境。

刚刚获得专利的新设备和研究已经有几家公司表示对此感兴趣，新的存储设备预计将取代1000亿美元的动态随机存取存储器（DRAM）市场。

上述这种技术到底如何实现？雷锋网找到了兰开斯特大学的研究人员发表的《Room-temperature Operation of Low-voltage, Non-volatile, Compound-semiconctor Memory Cells》的论文，可以再进一步了解这个技术。

文章中指出，虽然不同形式的传统（基于电荷）存储器非常适合应用于计算机和其他电子设备，静态随机存取存储器（SRAM），动态随机存取存储器（DRAM）和闪存（Flash）具有互补的特性，它们分别非常适合在高速缓存、动态存储器和数据存储中的发挥作用。然而，他们又都有自身的缺点。这就意味着市场需要新的存储器，特别是，同时实现稳定性和快速、低压（低能量）的矛盾要求已证明是具有挑战性的。

研究团队报告了一种基于III-V半导体异质结构的无氧化浮栅存储器单元，其具有无结通道和存储数据的非破坏性读取。非易失性数据保留至少100000s ，通过使用InAs/AlSb的2.1eV导带偏移和三势垒共振隧穿结构，可以实现与≤2.6V的开关相结合。低电压操作和小电容的组合意味着每单位面积的固有开关能量分别比动态随机存取存储器和闪存小100和1000倍。因此，该设备可以被认为是具有相当大潜力的新兴存储器。

具体结构方面，这是一种新型低压，化合物半导体，基于电荷的非易失性存储器件的概念进行设计、建模、制造适合室温运行。利用AlSb / InAs惊人的导带阵列进行电荷保持，以及形成谐振隧道势垒，使研究团队能够证明低压（低能耗）操作与非易变储存。该器件是由InAs / AlSb / GaSb异质结构构成的FG存储器结构，其中InAs用作FG和无结通道。研究团队通过仿真验证了器件的工作原理，并给出了器件的关键存储特性，如编程/擦除状态的保留特性，并给出了在单个元件上的实验结果。

雷锋网编译，via interestingengineering、nature

㈣ 全息存储全息存储的技术优势

全息存储作为一种新兴的存储技术，其在容量、速度和可靠性方面展现出极大的发展潜力。与传统存储方式相比，全息存储器以其页为单位进行读写，允许多个页面同时并行读写，理论上能够实现极高的传输速度，业界普遍预计可达1GB/s，随机访问时间小于1毫秒。

一块仅如方糖大小的立方体全息存储设备，就能容纳高达1TB的数据。这一惊人容量并非凭空而来，而是基于晶体结构的特性。晶体由无数个面构成，通过改变激光束的入射角度，能够在晶体中存储海量信息。类比于书籍，全息存储器以小体积实现大容量存储，理论上可以轻松突破1TB的存储密度。

不同于传统硬盘依赖移动部件进行数据读写，全息存储器采用非接触式操作，消除了移动部件的磨损，从而延长了使用寿命并提高了数据可靠性与安全性。全息存储器几乎能够实现永久性数据保存，在断电条件下，数据可在感光介质中持久存留数百年之久，这一优势远超传统硬盘。

全息存储是利用全息照相的技术原理来实现数据记录的。这一概念是Dennis Gabor在1984年为提高电子显微镜的分辨率而提出的。他的最大优点是超高密度，不仅如此，全息存储还具有极大的提升潜力，只要控制芯片具有足够强的数据处理能力，全息存储技术甚至可以提供高达1000TB的容量。相比之下，目前硬盘的最大容量才2TB，这个容量只相当于全息存储的“立方体糖块”的一个小碎片所提供的存储能力。