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一文读懂RRAM，为啥说它最有希望取代DRAM？

2017-12-12 11:02:06 来源：存储在线

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RRAMDRAM

日前，一年一度的中国存储峰会在北京如期举行，“数据中流击水，浪遏飞舟”是今年大会主题，论道存储未来，让数据释放价值，业界嘉宾围绕中国及全球存储市场的现状与发展趋势进行了深入解读，干货满满。

下午第三分论坛，中国计算机协会信息存储专委会主任冯丹作为开场嘉宾，就算存融合的忆阻器发展趋势及RRAM（阻变存储器）性能优化方法展开主题演讲。冯丹表示，当前忆阻器呈现出大容量、计算与存储深度融合的发展趋势，而RRAM容量很大，速度快、能耗低，RRAM也认为是下一代代替DRAM(动态随机存储器)的一个很好的选择。

冯丹从三个方面介绍忆阻器的相关发展，首先是市场需求，IDC预计，到2020年全球的数据量将达到40ZB，数据量强大，另外一方面是对存储的需求，包括高性能计算的存储需求，以及各种各样的网络应用，对存储的需求是速度更快。例如12306，春运时每天超过300亿次PV操作，每秒并发访问1.3 GB的数据，对内存的需求非常大，包括大数据分析等都是放在内存里，而大规模计算所需内存容量将是现在的1000倍，内存需求以及供给存在巨大差距。

忆阻器RRAM最有希望取代DRAM

当前，DRAM以电容器中电荷量的多少来存储数据，电容器必须设计的足够大以增加保留时间，降低刷新频率，这样就导致容量和能耗受限，工艺制程难以下降，而CPU性能的增长速度飞快，内存容量的增长远低于CPU性能的增长速度，也就是通常所说的内存强的问题，另外是能耗问题，随着容量的进一步增大，泄漏功耗进一步的增加，服务器40-50%能耗来自内存，DRAM的能耗中有40%来自刷新。

ITRS报告指出，DRAM很难在20nm技术结点以下保持可扩展性，DRAM工艺在达到X-nm之后将会停止，当DRAM工艺到了几个纳米之后，扩展性受限。冯丹表示，比较包括自旋转移在内的几种存储器，其中最典型的代表就是忆阻变，通过不断的研究发展，当前的RRAM容量很大，速度很快能耗很低，所以也认为RRAM也是下一代代替DRAM的一个很好的选择。

以RRAM为例，用忆阻器来做存储，金属氧化物的存储器的主要原理，首先就是在低阻态状态下，存储器可以使导电丝断掉，成为高阻态，而这个操作时间是比较长的，延迟较大，同样在这种状态下，再加上一定大小的电压，就使得导电丝从高阻态变成了低阻态。

RRAM阵列的结构有两种，一种是交叉点结构，单晶体管单电阻（1T1R）阵列的结构是，在每一个交叉点都需要一个访问晶体管，以独立选通每一个单元。但它的缺点也非常明显，1T1R结构的RRAM的总芯片面积取决于晶体管占用的面积，因此存储密度较低。Crossbar结构也颇受关注，每一个存储单元位于水平的字线（WL）和垂直的位线（BL）的交叉点处。每个单元占用的面积为4F²（F是技术特征尺寸），达到了单层阵列的理论最小值。其优点是存储密度较高，而存在互连线上的电压降和潜行电流路径，造成读写性能下降，能耗上升以及写干扰等问题则是其缺点所在，很多的研究都是围绕这一类展开。

RRAM最大的缺点是其严重的器件级变化性，RRAM器件状态的转变需要通过给两端电极施加电压来控制氧离子在电场驱动下的漂移和在热驱动下的扩散两方面的运动，使得导电丝的三维形貌难以调控，再加上噪声的影响，造成了器件级变化性。器件级变化性是制造可靠的芯片产品的关键问题。

大容量、计算与存储深度融合成为忆阻器的发展趋势

Crossbar结构的RRAM比1T1R结构的RRAM存储容量大，SLC的性能比MLC的性能高，而RRAM原型芯片的存储容量由Mb级逐渐向Gb级发展，技术结点逐渐缩小，读写性能逐渐提高。从容量和读写带宽的发展对比来看，RRAM虽发展较晚，但存储容量增长迅速，相比于PCRAM和STT-MRAM，RRAM在读写带宽当方面更具优势。另一方面，基于忆阻器的神经形态计算系统也在不断发展中，有忆阻器构成的Crossbar阵列可用于加速神经形态计算中常见的矩阵向量乘法，作为一种模拟计算，要想提高计算精度就需要解决Crossbar阵列中互连导线上的电压降以及器件变化所导致的可靠性问题，计算与存储已深度融合。

从器件变化性问题上看，忆阻器的状态变化量近似服从对数正态分布。对此，需要预先测试阵列中所有忆阻器，通过统计它们的阻值状态分布来得到变化性规律。交换权重矩阵的两行或两列，与此同时，交换输入输出向量对应的元素，使得较大的突触权重被映射到具有较小变化性的忆阻器中，从而降低网络输出的变化性。

神经网络的计算规模比较大的时候，传统的二维就要很多的阵列共同计算，能耗增加，采用三维结构之后，柱状电机在同一平面，这样就可以降低整个大规模的神经网络计算的能耗，以及可以实现更低的延迟。此外还可以实现逻辑预算，以满足多变的计算需求。

基于AI的神经网络举证运算，当容量不够时，通过在过大容量的存储空间中做计算，减少数据的移动，能够获得更好的性能。目前，学术界和工业界已推出一些相应的样片，但实际产品还是比较少的。中芯国际和中科院微电子所合作开发了芯片，今年1月，美国Crossbar公司宣布与中芯国际合作开发的40nm工艺的3-D堆叠1TnR阵列的RRAM芯片正式出样，忆阻器真正要到使用还需要经过一段阶段，但是趋势就是大容量。

如何优化大容量RRAM性能？

由于线路电阻和电流泄露IR drop会减小施加在选定单元两端的电压值，而ReRAM单元的RESET延迟和施加在其两端的电压值成指数级反比，IR drop会大大增加访问延迟，为了减小电流泄露，普遍采用半偏置写机制。在缓解IR drop问题上，双端接地电路设计（DSGB），减小了wordline上的IR drop，大大降低了RESET延迟，对于8位写的512×512阵列而言，worst-case RESET延迟 682ns降到240ns 。

采用区域划分的双端写驱动方法，对于8位写的1024×1024阵列而言，不使用DSWD机制的阵列IR drop严重，RESET延迟指数级增大。DSWD机制减小了bitline上的IR drop，提升了512行以上单元的电压，大大降低了RESET延迟。

离write driver近的行在bitline有着较小的IR drop，访问延迟也较小；而离write driver远的行访问延迟较大将crosbar阵列根据不同行的不同延迟，划分为快慢区域。在基于有效电流路径的电压偏置方面，选择离目标单元最近的外围电路对其施加写电压，改善导线上的电压降，降低写延迟；分块对角区域划分：缩小区域内单元访问延迟差异，降低区域的写延迟，不仅在电路方面，针对TLC，忆阻器RRAM可以用编码的方法提高性能。

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海峡论坛与海峡青年论坛区别？

主要区别是：

1、成立时间不同；

2、参与面和参加范围不同；

3、层次高度不同。

海峡论坛是在已举办三届的“海西论坛”基础上发展扩大并更名的。为扩大民间交流、加强两岸合作、促进共同发展，首届海峡论坛于2009年5月15日至22日在福建省厦门、福州、泉州、莆田等地隆重举行。论坛是两岸民间交流的大平台，突出民间性、广泛性，强调平等参与和互动性。

海峡青年论坛创办于2003年，旨在构建一个两岸青年思想交流的新平台，展示两岸青年开放开拓新形象，开辟两岸青年联系沟通新窗口。

哪些考研网站比较好？

关注到这个问题的你，可以说很优秀了。今天双证君将在这个问题下方为你详细整理考研人要关注的一些网站，其中前两个，必须关注，否则根本考不了研！一、中国研究生招生信息网（https://yz.chsi.com.cn/）

中国研究生招生信息网简称研招网，这个是所有考研er，要关注的第一个网站。因为研招网是大家考研网上报名的地方，每年9月份（9月下旬）研招网会开启预报名通道，10月份开启正式报名通道（19考研正式报名时间10月10-31日），无论你想考全日制还是非全日制研究生，都要在这里报名才行，你说重不重要？

当然，优秀的研招网，并不仅仅是用来报名的。每年考研的政策都是由研招网率先公布，而且还会发布一些大家所需要的信息，如历年考研数据、网报公告、考试规定等等。

另外在这里还可以查学校、查专业。双证君重点给大家介绍一下这个功能，真的很方便这个网址，强烈建议大家保存：https://yz.chsi.com.cn/zsml/queryAction.do

如果只知道自己要报考哪个专业，而不知道哪些学校开设了这个专业，用这个功能就好了，设置好条件，一键查询，非常方便，具体操作如下：

当然，研招网还与其他几个重要的网站互通，可以做学籍查询、学历查询、在线验证、学历与成绩认证等等等等！

所以，只要你有考研的想法，去研招网就对了，能给你带来很多有用的信息。

二、学校官网

当你有了想要报考的学校时，如何知道意向院校的招生情况？

考研人第二个要关注的网站出现了——学校官网！这里可以让你查到你需要的最最准确的信息。

比如学校有哪些院系、开设哪些专业、哪些专业是重点学科、师资力量如何等

比如学校某个专业往年研究生招生人数/实际报考人数/实际参考人数/实际录取人数以及报录比等。

另外，还可以了解到学校某个专业的招生条件。如是否招收同等学力考生，是否招收自考本科考生，以及其他招生简章上的相关信息。

反正是想了解一个学校，除了实地去看，其他最好的了解渠道就是学校官网。（借一下北大官网镇楼，哈哈）

三、考研帮（http://www.kaoyan.com/）

考研帮网站是一个信息综合类网站，综合了各类考研相关的信息，主要有5大板块，报考、备考、复试调剂、论坛、课程。这个网站的好处是，帮你把一些考研的信息综合到一起方便考研人查看。比如双证君常用的功能：查看招生简章和招生专业目录。大家点进去后直接选择要查看的学校就可以了，也很方便。

另外考研帮还有一些其他的信息，如考研资料、备考经验等，在考研帮论坛也可以找到一些学长学姐们的考研帖子，以及同年的研友等。

不过这里面广告也比较多，大家要擦亮眼睛啦！哈哈！

四、中国教育在线（http://kaoyan.eol.cn/）

中国教育在线与考研帮一样，也是一个考研信息综合网站，双证君最常用来查询全国历年考研国家线、各高校院线、各高校往年考研报录比等。

同样这里还有一些其他的信息资源如考研资料、招生简章、备考经验等。当然广告也是必不可少的。请继续保持闪亮亮的双眼，去洞察你想要的信息。

五、中国高等教育学生信息网（https://www.chsi.com.cn/）

中国高等教育学生信息网简称学信网，这个网站大家相必都是熟知的，因为大家大学毕业时，个人教育背景就会录入学信网，这个网站上有你的学籍档案。对于考研人靠说，学信网主要是在报名时，查验学历用的。学信网与研招网也是互通的。

六、百度贴吧

这里为什么推荐贴吧呢？因为贴吧上有很多人共享或者转让考研资料，但是，大家一定要注意筛选甄别，有些资料其实在在他渠道也可以免费找到，不一定要买别人的，一面受骗。

考研相关网站众多，大家过获取招生专业学校等信息，看前面4个就可以了，找考研资料考研帮/中国教育在线/贴吧，还有某宝也可以的。

今天的回答就到这里啦，感谢大家阅读，希望我的总结能给大家带来益处，如果能给双证君点个小小的赞，那也是极好的！拜托了！如果回答解决了你的疑问，请大家在评论区评论“1”，为我打call！你的认同就是对双证君最大的鼓励！感谢

全国性热点美食论坛有哪些？

1、每年在成都有中国国际旅游美食节论坛，时间一般在国庆节期间；2、每年全国有厨师节。

全国性的热点美食网站有：大众点评网、大成网、中国烹饪协会网站、成都餐饮同业公会网站。

六大纪律八项注意的内容？

六项纪律主要包括政治纪律、组织纪律、廉洁纪律、群众纪律、工作纪律、生活纪律。

八项规定：

一、要改进调查研究，到基层调研要深入了解真实情况，总结经验、研究问题、解决困难、指导工作，向群众学习、向实践学习，多同群众座谈，多同干部谈心，多商量讨论，多解剖典型。

二、要精简会议活动，切实改进会风，严格控制以中央名义召开的各类全国性会议和举行的重大活动，不开泛泛部署工作和提要求的会，未经中央批准一律不出席各类剪彩、奠基活动和庆祝会、纪念会、表彰会、博览会、研讨会及各类论坛;提高会议实效，开短会、讲短话，力戒空话、套话。

三、要精简文件简报，切实改进文风，没有实质内容、可发可不发的文件、简报一律不发。

四、要规范出访活动，从外交工作大局需要出发合理安排出访活动，严格控制出访随行人员，严格按照规定乘坐交通工具，一般不安排中资机构、华侨华人、留学生代表等到机场迎送。

五、要改进警卫工作，坚持有利于联系群众的原则，减少交通管制，一般情况下不得封路、不清场闭馆。

六、要改进新闻报道，中央政治局同志出席会议和活动应根据工作需要、新闻价值、社会效果决定是否报道，进一步压缩报道的数量、字数、时长。

七、要严格文稿发表，除中央统一安排外，个人不公开出版著作、讲话单行本，不发贺信、贺电，不题词、题字。

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