让存储芯片容量提高1000倍，超级存储技术要来了？

近日，韩国技术信息部宣布，该国UNIST 能源与化学工程学院李俊熙教授带领的研究团队，提出了一种新的物理现象，利用FRAM（铁电体存储器）技术，可以替代当前主流的DRAM或NAND闪存，有望将指甲大小的存储芯片存储容量提高 1000 倍。

据李俊熙表示，FRAM技术是通过极化现象来存储信息的，其中电偶极子（如铁电内部的 NS 磁场）被外部电场对准。通过向铁电体物质氧化铪（HfO2）中施加3－4V的电压，可以让原子之间的力量断裂，每个原子都可以自由移动，从而可以控制四个单独的原子来存储1位数据。而现有的存储技术研究显示，最多只能在数千个原子的组中存储1位数据。对比之下可发现，通过FRAM技术可以让半导体存储器存储容量达到500 Tbit ／ cm2，是当前可用闪存芯片的1000倍。理论上来说，还可将线幅缩小至0．5纳米。

FRAM技术并不遥远

2020年7月2日，《科学》杂志已经刊载了这项革命性研究。

据李准熙教授表示：“在原子中储存信息的技术，在不分裂原子的情况下成为半导体产业终极储存技术的几率很高。”虽然还处在实验室阶段，但这项研究也普遍被业界看好，最大的原因在于FRAM是当前已经存在的半导体材料，被认为商用化的可能性非常高。

那么FRAM到底是什么？资料显示，FRAM是“baiferromagnetic random access memory”的英文缩写，即“铁电体随机存取存储器”。

FRAM实现数据存储的原理是利用铁电晶体的铁电效应，“铁电效应”指，在铁电晶体上施加一定的电场时，晶体中心原子在电场的作用下运动，并达到一种稳定状态。当电场从晶体移走后，中心原子会保持在原来的位置。

由于晶体的中间层是一个高能阶，中心原子在没有获得外部能量时不能越过高能阶到达另一稳定位置，因此FRAM保持数据不需要电压，也不需要像DRAM一样周期性刷新。此外，FRAM存储器的一大优势在于其内容不会受外界条件（比如磁场等因素）的影响，因为“铁电效应”是铁电晶体固有的一种偏振极化特性，与电磁作用无关，因此FRAM存储器也具有非易失性的存储特性，同样具有非易失性的存储还包括：1、可编程只读内存PROM；2、电可擦可编程只读内存EEPROM；3、可擦可编程只读内存EPROM；4、电可改写只读内存EAROM；5、闪存Flash memory。

图片源自OFweek维科网

超级存储技术的未来应用

随着市场需求的增加，用户也对企业级存储系统的访问性能、存储协议、管理平台、存储介质以及其他各种应用配置提出了更高的要求。尤其是以云计算、大数据为主要业务的企业，在存储芯片、设备、系统等方面迎来更多的选择。

值此背景下，超级存储技术应运而生，区别于传统的闪存或动态随机存取存储器，超级存储技术更多的被用在移动计算、航天航空、军事应用、企业系统、汽车行业、物联网以及工业市场等。使用超级存储技术的移动设备最普通的也有望达到T级别的数据容量，或许能容纳数百部电影或数百万首音乐。

当然，超级存储技术也并非只是简单的数据扩容，还涉及到存储和数据容灾、虚拟化、数据保护、数据安全（加密）、数据压缩、重复数据删除、自动精简配置等功能特性，这些功能的完善和优化都需要占用不少能耗资源，如何在满足超大存储的同时，实现低功耗、多功能等存储产品研发，也是接下来存储行业的重要发展方向。