（文章來源：EEWORLD）
內(nèi)存——尤其是DRAM——已經(jīng)成為人們關注的焦點，因為它發(fā)現(xiàn)自己正處在提高系統(tǒng)性能的關鍵路上。

這并不是DRAM第一次成為人們關注的焦點。問題是，并不是所有的事情都以相同的速度發(fā)展，從處理器性能到晶體管設計，甚至到制造這些設備的技術，所有的事情都出現(xiàn)了串行瓶頸?，F(xiàn)在輪到回憶了。Rambus的IP核心產(chǎn)品營銷高級總監(jiān)Frank Ferro表示:“在瓶頸方面，內(nèi)存系統(tǒng)再次處于前沿。人工智能正在推動對內(nèi)存容量和帶寬的巨大需求。為了讓DRAM市場保持活躍，可能需要進行規(guī)模化、封裝，甚至是激進的存儲單元（bit-cell）的創(chuàng)新。

為了滿足我們對內(nèi)存的需求，將當前的DRAM擴展到更小的維度以增加容量是一種明顯的策略。但是DRAM可能會遇到規(guī)模束縛。所以我們就需要新方法。也就是說，DRAM的擴展結束之前已經(jīng)被錯誤地預測過了。十多年前，ITRS的路線圖說90nm制程將是DRAM的發(fā)展方向。Objective Analysis總負責人Jim Handy表示，我們現(xiàn)在處于16nm (1z)的位置。

DRAM有幾種不同的風格，能夠吸引不同的應用，甚至在人工智能中也是如此。對于ML訓練，HBM是優(yōu)先的選擇。這是一種超過摩爾的方法，將很多個DDR芯片堆疊在一起后和GPU封裝在一起，實現(xiàn)大容量，高位寬的DDR組合陣列。這是一項相對較新的技術，而且這種能力是要付出代價的，但ML-training件制造商愿意為此付出代價。

除了普通的DDR內(nèi)存，還有最初用于圖形的GDDR和用于低功耗的LPDDR。后兩者正被應用于汽車中的邊緣推理和高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)，以尋求容量、延遲、帶寬、功率和價格的平衡。

Rambus研究員、著名發(fā)明家Steven Woo表示:“DRAM有很多吸引人的特點，包括讀寫時間、功率和無限的續(xù)航能力?！边@些特性為任何其他想要挑戰(zhàn)DRAM的技術或方法設置了很高的門檻。Cadence的IP集團產(chǎn)品營銷總監(jiān)馬克格林伯格(Marc Greenberg)表示，“就其售價而言，這是一項令人震驚的技術，”然而，如果DRAM停止縮放會發(fā)生什么呢?隨著時間的推移，這些優(yōu)勢會消失嗎?

所有DRAM變體的核心是基本存儲單元bit cel——電容器。Greenberg 解釋：“DRAM基本上是一個模擬電路。它們不會像數(shù)字電路那樣縮小，”縮放到更小的尺寸意味著縮小電容器的尺寸。這使得每個電容層上剩下的電子更少，這使得存儲單元的狀態(tài)更不穩(wěn)定。所以，訣竅在于找到一種方法，把更多的電子放到一個占地面積更小的電容器上。

使這成為可能的第一個變化是制造一個垂直型電容器結構而不是一個水平的。這樣可以使電容器表面垂直放置，使其在不影響芯片表面的情況下生長。但這種增長是有限度的。據(jù)TechInsights的退休研究員Dick James介紹，即使是現(xiàn)在，DRAM存儲單元的縱橫比也高達30:1。Rambus指出，相比之下，迪拜的哈利法塔的高寬比僅為6:1，這僅為迪拜塔的五分之一。

當這些錐形圓柱體的底部縮小，以便更多的東西可以裝到芯片上時，高度必須增加，以保持相同的電容器表面積，從而推動長徑比。Handy:“超高k電介質(zhì)可以通過增加每區(qū)域的電容來進一步利用DRAM，盡管這些材料很難管理?！?/p>

簡化DRAM存儲單元電容，不按比例放大。先進的縱橫比可以是這里所示的兩倍。DRAM已經(jīng)突破了許多預測的限制，到目前為止，這種情況還在繼續(xù)?；颈壤A計通過1γ(γ)節(jié)點的發(fā)展。提前1 1α和β,節(jié)點之間有1.5到2年, 這花了我們6年的時間。HBM也提供了更大的容量與給定的存儲單元。隨著堆碼技術成本的下降，這也有助于延長DRAM壽命。

除容量之外，帶寬是另一個主要需求。Rambus的Woo表示，這一速度每5到6年就翻一番。雖然這有助于更快地提取內(nèi)容，但也使線路設計更加精巧。對于記憶內(nèi)外的信號而言，內(nèi)存完整性是一個重要的問題。此外，數(shù)據(jù)速率也對電源構成了挑戰(zhàn)。特別是對于ML系統(tǒng)，數(shù)據(jù)移動是功率的主要貢獻因素，因此必須在增加帶寬的同時盡量降低功率。

參考建筑技術也有助于更好地利用我們的記憶，部分原因是成本原因。Handy表示，手機已經(jīng)從使用NOR flash和SRAM轉(zhuǎn)向使用NAND flash和DRAM。這使得設計更具挑戰(zhàn)性，但NAND閃存和DRAM的低成本使其值得一做。雖然這可能會大量使用到DRAM，但另一種技術已經(jīng)在侵蝕了DRAM市場。事實證明，更大的平均延遲不是通過添加更多的DRAM來實現(xiàn)的，而是通過在快速內(nèi)存之后添加更多的Flash來實現(xiàn)的。Handy在一個單獨的博客中詳細說明了原因，因為它不是直觀的。

盡管考慮了所有這些因素，DRAM的需求似乎并沒有減少，問題仍然是擴展能持續(xù)多久，以及之后會發(fā)生什么。
（責任編輯：fqj）