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物聯網應用若要全面普及，勢必需要在人類生活環境中部署大規模傳感器等基礎設施，這些設備若能擁有愈長的電池續航力當屬愈好，一來可節省維護成本、二來有助提高物聯網基礎設施可持續性。

現階段業界也在尋找可大幅降低物聯網設備能源消耗的辦法，為此業界發現物聯網芯片中內嵌“可變電阻式內存”(ReRAM)，有助達成此一節能目標。

據Embedded Computing Design網站報導，若要達到物聯網應用的能源采用要求，需要導入各式節能策略，即使多數物聯網設備設計成可休眠或待命的模式，但再怎么說物聯網設備仍有一定比例時間在運作，因此如何節能仍是一大技術重點。

其中嵌入式內存在協助物聯網芯片節能上便扮演要角，因具備低功耗及低電壓操作、單體IC、快速讀寫時間、非揮發性以及高容量等有助提升物聯網設備能源效率的優勢。

實現物聯網的關鍵 ReRAM的現狀及未來解讀

什么是ReRAM

ReRAM不同于傳統Flash內存技術，ReRAM內存是以字節進行尋址，能以小型頁(page)進行建構，因此ReRAM能夠獨立抹除及再寫入，能夠大幅簡化儲存控制器的復雜性。

ReRAM儲存單元通常在兩個金屬電極之間部署一個切換材料，當施加電壓時該材料能夠顯現出不同的阻力特性，該切換材料及內存儲存單元如何進行組構，就成為決定ReRAM節電性的關鍵。該切換材料為燈絲奈米粒子(Filamentary nanoparticle)，以及不具導電性的非晶硅(a-Si)這類簡易CMOS兼容性材料。

例如Crossbar ReRAM技術，是基于采用對CMOS友善的材料及標準CMOS制程的簡易兩個終端設備結構所開發，能夠輕易與CMOS邏輯電路進行整合，且能夠以現有CMOS廠房生產，無需采特殊的設備或材料。

借助低溫BEOL制程，可將多層ReRAM數組整合至CMOS晶圓之上，用以打造系統單芯片(SoC)及其他擁有大量3D單片內嵌式RRAM儲存的芯片產品。因此相較于傳統Flash內存，ReRAM具備節能、延長壽命及讀寫延遲等顯著優勢。

在程序化效能及功耗表現上，ReRAM每儲存單位程序化能耗為64皮焦耳(pJ)，比傳統NAND Flash表現好上2成以上。另外更低且更可預測的讀寫延遲，也有助借助縮短編碼獲取或數據串流的時間，達到減少能耗的效果。

在系統層次，若能在SoC中內建儲存內存，也有助透過減少或省去對外部內存的近用，在更無需I/O操作下達到節能功效。值得注意的是，ReRAM技術是采用一項基于電場的切換機制，因此可創造高度可靠性及在較廣泛不同溫度情況下的高穩定表現。

基于ReRAM能夠內建于SoC、邏輯芯片、模擬芯片及射頻(RF)芯片等各類可能的物聯網芯片技術領域，將有助延長物聯網芯片續航力達數年都無需更換電池或整顆芯片的程度。除了節能外，ReRAM也具備制程及成本效益、高穩定及可靠性，以及單片IC整合至單芯片物聯網系統解決方案的效益及技術優勢。

ReRAM目前發展情況

以紫光為代表的中國公司正在斥資數百億美元投入NAND、DRAM等等存儲芯片市場，2018年將推出國產3D NAND閃存，意圖實現國家要求的芯片自給率要求。不過在NAND領域，中國公司研發、生產已經晚了20多年，更大的希望還是在在新一代存儲技術上。

2016年3月，Crossbar公司宣布與中芯國際達成合作，發力中國市場。其中，中芯國際將采用自家的40nm CMOS試產ReRAM芯片。2017年1月，兩者合作的結晶終于誕生，中芯國際正式出樣40nm工藝的ReRAM芯片。

另外，按計劃更先進的28nm工藝ReRAM芯片也將在2017年上半年問世。

實現物聯網的關鍵 ReRAM的現狀及未來解讀

ReRAM戰場的另一家技術大牛是Nantero公司，他們的技術基于碳納米層矩陣。其已經將技術授權給無晶圓廠芯片公司富士通（Fujitsu）半導體，并且交給代工廠Mie Fujitsu半導體用55nm和40nm工藝跟進。

此外，致力于商業化ReRAM的企業包括東芝、Elpida、索尼、松下、美光、海力士、富士通、Crossbar等。

東芝憑借其類似于今天1.5萬轉硬盤的固態硬盤，開始涉足這些高端市場。這可能不是一個巨大的市場，但是其高利潤率還是值得一試的。

其他廠商，包括松下、美光和三星，也正在致力于ReRAM的研發。

其實，美光早在2007年就提出了這種技術，此后幾乎每年都會透露一些進展，但就是距離量產遙遙無期。美光是和索尼聯合研發ReRAM的，其基本原理和Crossbar RRAM有些類似，同樣是非易失性存儲，但是更強調電阻可變，同時為了區分，縮寫也有所不同。

ReRAM的未來

在可預見的未來，NAND閃存將保留在成本和密度上的優勢，這意味著它仍將在未來幾十年存活下去。那么ReRAM在存儲應用中要如何定位呢？

數據完整性：關鍵任務應用更喜歡ReRAM，而且關鍵是買得起；

性能：固態硬盤這種高速存儲介質消除了復雜性并提高了性能；

移動性：網絡寬帶和內存容量之間進行著一場永無止境的拉鋸戰，在這種情況下，消費者可能會喜歡上他們移動設備的大容量存儲。如果是這樣， ReRAM節能的優點將在高端產品有所體現。

有鑒于未來幾年全球物聯網應用可望持續蓬勃起飛，若未來ReRAM技術成為全球物聯網芯片主流內存解決方案，將有助除去運算與數據儲存之間的界線，有利于以數據為中心的運算架構發展。