今天我主要介紹一下我們做的針對一組NVM（Non-volatile memories,非易失存儲器）的進展。
目前我們的項目側(cè)重在解決怎么存，怎么存得快，存得準，還有存得可靠，也就是高效、低能耗解決問題。
對于一些響應(yīng)延遲要求比較高的應(yīng)用，比如說淘寶、12306，希望一點擊就出來的應(yīng)用，或者說，要求數(shù)據(jù)在內(nèi)存里面存放和運算。內(nèi)存的需求和供給存在很大的差距，大數(shù)據(jù)的計算需要的內(nèi)存容量是普通的1000倍，現(xiàn)在的通過體系結(jié)構(gòu)是RRAM、DSRM、SSD等等。為了滿足大規(guī)模內(nèi)存的需要，Cache放在一個DRAM里會有這樣的問題，因為是用電荷來存的，所以就存在如何保證電荷檢測、電荷泄露等等的，而DRAM是電容來保存信息的，所以有一個充電放電的過程，能耗也比較高，據(jù)統(tǒng)計40%到50%的能耗來自Memory，DRAM的能耗有40%來自于刷新，這也是DRAM為什么受到關(guān)注的原因。
再來說說制程。制程達到幾個納米之后就會停止，現(xiàn)在NVM比較受關(guān)注，最受關(guān)注的有三個，另外兩個是STTMaRM和DARM。不過，STTMARM容量上不去，而RRAM容量可以做得非常大，這也是這幾年RRAM關(guān)注度比較高的原因。
NVM的憶阻器一是可以做存儲，第二個是可以做計算；2008年做存儲，2010年就可以做邏輯運算，到2015年實現(xiàn)矩陣向量乘法，做存算結(jié)合。它的主要原理，應(yīng)該說行上面有一個電阻，加一個電壓上面就會出現(xiàn)電流，比如說每一個行上加不同的電壓，就產(chǎn)生了電流。
來看一下，怎么樣能夠存得好？因為要能計算，首先是要能存下來，存下來就是剛才說的矩陣，也就是一個模擬量，類似一個非信息的點，希望能夠盡量存得準，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)高效低能耗。大家對此研究比較熱的原因，就是非理想因素的影響。
一個低組態(tài)RRAM的單元，要進行一個高組態(tài)，面臨reset的延遲，要變化高阻態(tài)，就是帶正離子和帶負離子正位。相反的就是，再加上一個反向的電壓，金屬氧化物的阻值狀態(tài)的變化實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，當它做RESET，從1變成0的時候，加一個電壓會變大，加一個RESET的時候就會有延遲，就會變慢。理想狀態(tài)是一個單元就有一個控制器，但這是不可能的，會浪費很多芯片的面積。這里面就會有很多IR? drop的問題。
比如說要在某個單元上面加一個單元，上面列的單元都有一個電壓，也就會有一個電流，目前的方法就是要把列上面加一個半偏置，加上一個1/2的V，相當于上面的數(shù)也會有問題。
首先就是線路上，每一個線路都要考慮，每一個面和行都有電流的線路，上面都有一個電壓，也有一個電阻，而且能耗比較高，如果這些都是一些高阻態(tài)存著，就會存在一些問題。只有克服電壓和電阻這些問題才能存得準。
傳統(tǒng)的方式是在面和行上加電壓，然后測試、改變它的阻值，觀察數(shù)據(jù)的變化，RESET的數(shù)字從144ns變成了240ns，受到這個啟發(fā)，我們做了相應(yīng)的工作。
首先是“雙端寫驅(qū)動”，如果是使用了雙端控制之后，電壓就會升上去，就會緩解延遲，在這個電壓上存在這樣的分布，慢慢會下降為對角線的分布。如何應(yīng)用對角線的分布？可以做一個優(yōu)化，比如說crossbar的陣列上下都有驅(qū)動，兩邊都可以加。如果從右邊和下邊兩驅(qū)動，這個線就是這么長，這個延遲就是這么長，相應(yīng)的延遲也會比較短，所以我們就這樣開始分區(qū)：把左下角放大，可以看到這一塊的延遲是最低的，慢慢從對角線的方式延遲是最大的，是這樣的一個控制方式。
這樣有一個什么好處？如果不做對角線劃分，寫這塊區(qū)域的時候，就要保證最壞的一個要在限定的長時間寫完，建了一個分區(qū)之后，得到的一個好處“告訴上層，可以不同的延遲”。上層就可以通過內(nèi)存分配和邊緣優(yōu)化進行低延遲使用，比如說冷熱數(shù)據(jù)調(diào)度，熱數(shù)據(jù)也做一些地址的轉(zhuǎn)化等等。
第二，提高性能。在正crossbar上面做一個并行，在reset做一個延遲操作，可以進行并行來操作，這個SET的操作和RESET的操作都可以做，測試效果顯示，延遲降低了22%。
第三，降低能耗，要克服傾斜電流，就需要高阻態(tài)，怎么樣達到這個目的？互補組變單元。但它的缺點是影響壽命，同樣也影響性能。最直觀的方法就是用MEM模式，把經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)做成MEM模式，冷數(shù)據(jù)用CRS模式，如何區(qū)別冷熱？記錄頻率的表開銷。一般為了降低能耗，采取的是全浮空的狀態(tài)，如果低阻態(tài)多了以后，數(shù)據(jù)就會消失。為了克服這個缺點，需要減少低阻態(tài)的數(shù)據(jù)，用MEM來存熱數(shù)據(jù)，這個方式提高了可靠性和降低能耗，這種混合的方式，平均能耗能夠節(jié)省7.3倍。
我們在最新的一篇論文中對此做了報道，其他還有一些相關(guān)的研究，就不再一一介紹。
我們的研究已經(jīng)到了非常的底層，怎么樣來做出存儲器，具體就跟介紹這么多。在存得準，存得可靠的基礎(chǔ)方面，進一步再來做計算，就可以解決計算的很多問題，如果是多個陣列集成，會有一個傳遞的集成，會有越來越大的誤差，我們希望先解決第一步，在這方面做些工作。
今天我就講這么多，謝謝大家?。ū疚奈唇?jīng)過本人審閱）
