在現(xiàn)有存儲(chǔ)體系中，磁帶、硬盤(pán)和最近幾年興起的SSD（固態(tài)硬盤(pán)）各有所長(zhǎng)：磁帶存儲(chǔ)成本最低，但存取速度比較慢；以SSD(固態(tài)硬盤(pán))為代表的閃存成本較高，但速度快；硬盤(pán)介于兩者之間。與其他兩種存儲(chǔ)介質(zhì)相比，閃存的相關(guān)技術(shù)還在繼續(xù)進(jìn)步之中，成本還有下降的空間。因此，人們對(duì)于閃存技術(shù)非?？春?。

不過(guò)，閃存要真正取代磁帶和硬盤(pán)，目前面臨的挑戰(zhàn)還不少，比如，由于光刻技術(shù)以及成本方面的原因，閃存無(wú)法繼續(xù)縮小尺寸的同時(shí)保證現(xiàn)有的性能，而且生產(chǎn)實(shí)用的大容量閃存也存在一定困難。另外，在耐用性上閃存也要比靜態(tài)隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器(SRAM)和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)（DRAM）差，隨著時(shí)間的推移，它的可靠性會(huì)越來(lái)越低?；谶@些原因，惠普、IBM和其他一些存儲(chǔ)巨頭正在加緊研發(fā)新的有望取代閃存的存儲(chǔ)技術(shù)，以滿(mǎn)足消費(fèi)者的需求。

RRAM：更聰明的內(nèi)存

惠普和海力士（Hynix）半導(dǎo)體公司最近宣布要在RRAM（電阻式記憶體）的密度和能效方面開(kāi)展合作，以加速這種新技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)的腳步。

RRAM（也稱(chēng)ReRAM）目前還處在一個(gè)相對(duì)早期的發(fā)展階段，不過(guò)惠普、夏普、三星等公司都在這種技術(shù)上投入了大量人力和物力，在過(guò)去的10年里分別取得了很多與RRAM有關(guān)的專(zhuān)利。

惠普的RRAM技術(shù)最關(guān)鍵部分是一種稱(chēng)為憶阻器的新存儲(chǔ)介質(zhì)，其得名是因?yàn)閿?shù)據(jù)的傳輸依靠電阻的變化。憶阻器是一種非易失性?xún)?nèi)存，也就是在不供電時(shí)也可以保留信息。憶阻器還可以執(zhí)行計(jì)算，這是其他類(lèi)型的內(nèi)存所沒(méi)有的。這一特性使得惠普公司相信有朝一日它能取代單一功能的芯片，既能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)還能完成計(jì)算，而不再需要一個(gè)專(zhuān)用的CPU?；萜昭芯咳藛T還表示，他們已經(jīng)研發(fā)出了一種多層架構(gòu)，可以在一個(gè)單層芯片上堆疊多層憶阻器以節(jié)省空間。

雖然科學(xué)家大約40年前就已經(jīng)知道憶阻器的工作原理，但直到最近幾年，他們才設(shè)計(jì)出憶阻器的集成電路，而且還沒(méi)有完全掌握其控制過(guò)程。

與閃存可擦寫(xiě)百萬(wàn)次（如數(shù)碼相機(jī)照相和刪除照片）相比，憶阻器生命周期要長(zhǎng)得多。如今，閃存在記憶棒和數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛。然而，在其他一些領(lǐng)域由于壽命的關(guān)系，閃存的應(yīng)用就遠(yuǎn)不是那么普及了。

雖然電阻式記憶體和憶阻器的未來(lái)究竟如何還不太明確，但惠普公司在這種技術(shù)上制定了很多開(kāi)發(fā)計(jì)劃。目標(biāo)之一就是爭(zhēng)取在3年內(nèi)實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化，生產(chǎn)出一種比閃存的存取速度更快、更耐用，同時(shí)更節(jié)能、具有更高存儲(chǔ)密度的存儲(chǔ)介質(zhì)，其更長(zhǎng)遠(yuǎn)的計(jì)劃則是讓電阻式記憶體與閃存競(jìng)爭(zhēng)甚至與DRAM、硬盤(pán)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。

當(dāng)然，要與閃存、硬盤(pán)和DRAM競(jìng)爭(zhēng)，電阻式記憶體或者說(shuō)憶阻器面臨著不少挑戰(zhàn)。比如，要想與DRAM競(jìng)爭(zhēng)，還需要提高電阻式記憶體的耐用性。像進(jìn)行氣候模型分析的超級(jí)計(jì)算機(jī)使用的DRAM在3#12316;4年中可能存取百萬(wàn)兆次以上，這是非常驚人的，為了與DRAM競(jìng)爭(zhēng)，電阻式記憶體也必須要做到這樣耐用。第二，惠普的憶阻器使用的鈦氧化物在半導(dǎo)體工藝中并不常用。不過(guò)，惠普表示它已經(jīng)為應(yīng)用這種材料做好了準(zhǔn)備，它認(rèn)為這種鈦氧化物能與當(dāng)前在集成電路中所用金屬氧化物（CMOS）技術(shù)兼容。

賽道內(nèi)存：更高存儲(chǔ)密度

競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手IBM在研發(fā)下一代內(nèi)存時(shí)采取的是與惠普不同的技術(shù)，IBM使用電子的自旋來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。IBM在2008年4月宣布，IBM成功研制出一種新型電腦存儲(chǔ)介質(zhì)，比目前的電腦硬盤(pán)和閃存存儲(chǔ)能力高100倍，IBM稱(chēng)之為“ 賽道內(nèi)存”，因?yàn)樗霉杈砻娴拇判圆牧系拇艌?chǎng)（納米級(jí)的賽道）來(lái)存儲(chǔ)信息。IBM的科學(xué)家說(shuō)，這種芯片沒(méi)有移動(dòng)部件，讀寫(xiě)速度更高，也更可靠。

與閃存相比，在硅基上擺放磁性材料能存儲(chǔ)的信息更多，如果在硅材料的垂直方向配置磁性材料可以生產(chǎn)出一個(gè)立體的存儲(chǔ)芯片，從而獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硬盤(pán)的存儲(chǔ)密度。理論上說(shuō)，沿垂直方向?qū)盈B100個(gè)磁性材料就可以設(shè)置100個(gè)左右的位元。IBM的科學(xué)家表示，如果采用賽道內(nèi)存，iPod的存儲(chǔ)容量將擴(kuò)大100倍。IBM的科學(xué)家已經(jīng)驗(yàn)證了賽道內(nèi)存的工作原理。他們預(yù)見(jiàn)，在三年內(nèi)可以看到賽道內(nèi)存的原型產(chǎn)品，五年內(nèi)將會(huì)產(chǎn)品化。

其他存儲(chǔ)技術(shù)

除了電阻式記憶體、賽道內(nèi)存外，還有其他幾種類(lèi)型的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器正在研發(fā)過(guò)程之中，但由于其相對(duì)不成熟，還沒(méi)有哪一種能對(duì)閃存如今的市場(chǎng)主導(dǎo)地位構(gòu)成沖擊。其中相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 （PRAM）被寄予厚望。相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器如同電阻式記憶體和賽道內(nèi)存一樣，都是非易失性的。PRAM的創(chuàng)新在于它使用電流來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一種玻璃狀叫做硫族的物質(zhì)中，其原子被加熱時(shí)會(huì)重新排列，從一個(gè)相位轉(zhuǎn)變到另一個(gè)相位，從而擦除數(shù)據(jù)。由于在寫(xiě)入數(shù)據(jù)之前不需要擦除此前保存的數(shù)據(jù)，因此，相變存儲(chǔ)的寫(xiě)入性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于閃存。硫族化合物也用于CD和DVD，其中硫原子接受激光照射受熱重新排列從而儲(chǔ)存信息。

磁阻RAM （MRAM） 也是候選技術(shù)之一。這種技術(shù)用磁性元素而不是電荷或電流來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。如今，研究人員正在尋求使用電氣開(kāi)關(guān)來(lái)增加MRAM的密度，從而在其他RAM產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)前，搶占閃存的市場(chǎng)。

位于美國(guó)馬薩諸塞州的Nantero公司正在研究納米內(nèi)存（NRAM）技術(shù)，它把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硅芯片上的數(shù)十億個(gè)碳納米管中。如果加電，碳納米管會(huì)上下移動(dòng)來(lái)表示0或1。該公司表示，它已經(jīng)驗(yàn)證，NRAM在存取速度和存儲(chǔ)密度方面都超過(guò)了其他類(lèi)型的記憶體，并且可以在現(xiàn)有的芯片制造設(shè)備上生產(chǎn)；這一點(diǎn)非常重要。

Nantero和Lockheed Martin兩家公司去年還開(kāi)發(fā)出了一種防輻射的NRAM，并在美國(guó)NASA的亞特蘭蒂斯航天飛機(jī)上進(jìn)行了測(cè)試。兩家公司說(shuō)，這是它們?yōu)樘赵O(shè)備開(kāi)發(fā)高密度、非易失性、基于碳納米管的記憶體邁出的第一步。

Nantero正在加緊對(duì) NRAM的研發(fā)工作，希望讓它能替代現(xiàn)在普遍使用的閃存以及應(yīng)用于各種不同芯片的嵌入式存儲(chǔ)介質(zhì)，包括微處理器、專(zhuān)用集成電路（ASIC）和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）。它們現(xiàn)在面臨的最大挑戰(zhàn)是在大規(guī)模生產(chǎn)中的NRAM芯片上確保每一個(gè)碳納米管的動(dòng)作都完全可控。

盡管上述技術(shù)都在積極研發(fā)過(guò)程中，甚至取得了一些突破性進(jìn)展。但目前來(lái)看，閃存正在上升的地位似乎在比較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)沒(méi)有哪種技術(shù)能動(dòng)搖，而且閃存技術(shù)本身也在繼續(xù)進(jìn)步。例如，東芝就在6月宣布，它把16個(gè)8GB的閃存芯片堆疊起來(lái)生產(chǎn)出了一個(gè)128 GB閃存模塊，這是目前為止容量最大的閃存模塊。研究人員認(rèn)為，目前的閃存技術(shù)還有繼續(xù)提高的余地，在閃存技術(shù)達(dá)到自己的極限之前，上述其他技術(shù)要想以成本優(yōu)勢(shì)取代閃存是很困難的。