英国研发新一代革命性内存技术：10ns延迟、功耗仅有1％
2020年1月下旬消息，美光、三星等公司年内会推出新一代的DDR5内存，最高速率可达6400Mbps，将逐步取代DDR4内存。
然而，尽管现今的DRAM内存技术一直在做技术升级，但其技术瓶颈也日益显现。
科研人员正在寻找新的替代性内存技术，英国科研人员的这种研究成果，或许将是内存产业的未来新方向——延迟可低至10ns，功耗仅为现有技术的1％。
业界一直在寻求完美的「内存」芯片——低延迟、高带宽、功耗低、容量大，成本低，同时，不能因断电而损失数据……Intel的傲腾内存基于PCM相变内存技术，在可靠性、延迟等方面已大幅领先现今的闪存，更接近DRAM内存芯片了，但超越内存还达不到。
据外媒报道，英国的研究人员找到了一种新型的「内存」，使用的是III－V族材料，主要是InAs砷化铟和AlSb锑化铝，制成的NVDRAM非易失性内存具备优秀的特性，在同样的性能下开关能量低了100倍——即功耗只有现有DRAM内存的1％，同时，其延迟可低至10ns。
编辑点评：这种新型材料制成的内存芯片宣称具备三大特性——超低功耗、写入不破坏数据、非易失性。虽然其性能相比现今DRAM内存并没多大提升，10ns级延迟也与DDR4内存差不多，但三大特性，尤其是非易失性，即足以掀起「内存」革命了。
当然，作为理论性的科研，英国研发人员暂时还只是找到了新一代III－V材料内存的理论方向，真正大规模商业生产的时候还难以预见，甚至最终是否会是这种技术打败其他技术实现落地量产也不一定……
超级存储？新技术让存储芯片容量提高上千倍
让存储芯片容量提高1000倍的超级存储技术要来了？
8月，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。
据介绍，FRAM技术通过极化现象来存储信息，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。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。因此，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上千倍。理论上，线幅也可被缩小至0．5nm。
李俊熙教授表示：「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。
资料显示，FRAM中的F即Ferromagnetic，FRAM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。
编辑点评：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、系统等方面将迎来更多的选择。
超级存储技术区别于传统的闪存或DRAM，预计将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。基于超级存储技术，最普通的设备也有望达到T级别的数据容量，大大方便人们的存储需求。
与此同时，超级存储技术还涉及到存储和数据容灾、虚拟化、数据／安全／压缩、重复数据删除、自动精简配置等功能特性，这些方面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、多功能等特性，是存储产业的重要努力方向。
Nature：芯片散热技术重大创新，冷却性能增加 50 倍
芯片散热问题在一定程度上能够反映出芯片的能耗水平，高速的运算产生的热量如果无法及时散发出去，就会对芯片性能造成严重影响。电脑中可以为CPU配备一个小风扇进行散热的，但是在5G行业，传统数据中心需要将30％至40％的能耗花费在冷却散热上，要消耗大量的能源和水资源。如何解决芯片散热问题成为了业界广为关注的话题。
（截图自Nature）
今年9月9日，瑞士洛桑联邦理工学院的 Elison Matioli 教授及其研究团队在Nature上发表了一项最新研究成果，在芯片冷却技术方面实现了新突破。研究人员使用微流体电子协同设计方案，在同一半导体的衬底内将微流体和电子元器件进行协同设计，生产出一个单片集成的歧管微通道冷却结构，可以有效地管理晶体管产生的大热通量。
研究人员开始探索使用冷却剂与设备直接接触的方式，来实现更高的冷却性能。他们提出在具有外延层的单晶硅衬底上设计的单片集成的多歧管微通道（mMMC）散热器。由于器件的设计和散热器的制造是在同一过程中结合在一起，冷却通道直接嵌入在芯片的有效区域下方。因此冷却剂可以直接撞击热源，提供局部和有效的散热。
结果显示，该冷却结构仅使用 0．57 瓦／平方厘米的泵送功率，就可以输送超过 1．7 千瓦／平方厘米的热通量，其冷却效果超出当前所使用的结构的效果。
编辑点评：近年来，研究人员开始探索将液体冷却模块直接嵌入芯片内部，以实现更加高效的制冷效果的新技术，但这一技术仍未解决电子设备和冷却系统分开处理的困境，从而无法发挥嵌入式冷却系统的全部节能潜力。而mMMC这种冷却技术能够设计出更加紧密的电子设备，并大大减少全球因系统冷却而消耗的能源。显然，这项设计可以直接去除当前数据中心对于大型外部散热器的需求。
