芯片晶粒在未來(lái)搭載愈來(lái)愈多晶體管可望成為趨勢(shì)，讓芯片運(yùn)算能力達(dá)到人腦水平也可望有朝一日達(dá)成，對(duì)于這類(lèi)新技術(shù)的發(fā)展，在芯片上以及在多層堆疊芯片之間打造先進(jìn)3D結(jié)構(gòu)成為一大主要驅(qū)動(dòng)力，在2017年IEEE IEDM大會(huì)上也可見(jiàn)相關(guān)技術(shù)進(jìn)展的發(fā)表及討論，可以預(yù)期的是，數(shù)據(jù)中心以芯片為基礎(chǔ)的電子存儲(chǔ)器及嵌入式應(yīng)用如計(jì)算機(jī)與工業(yè)存儲(chǔ)器，朝3D技術(shù)發(fā)展將成為趨勢(shì)。

根據(jù)富比士(Forbes)報(bào)導(dǎo)，除了存儲(chǔ)器3D技術(shù)趨勢(shì)外，每顆芯片配置多元存儲(chǔ)器以及多層堆疊芯片的設(shè)計(jì)也將主導(dǎo)許多應(yīng)用，此外，各類(lèi)電阻式存儲(chǔ)器及MRAM技術(shù)也將有助儲(chǔ)存級(jí)存儲(chǔ)器、低功耗與長(zhǎng)效物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，以及其它不斷成長(zhǎng)中應(yīng)用的發(fā)展。

臺(tái)積電在本屆IEEE IEDM大會(huì)上表示，至2020年業(yè)界將可見(jiàn)每晶粒500億個(gè)晶體管的芯片問(wèn)世，但其復(fù)雜度仍比相當(dāng)于有著約1兆晶體管的人類(lèi)大腦為低，藉由NVIDIA及其它業(yè)者在開(kāi)發(fā)的新興3D x 3D超級(jí)芯片，將可內(nèi)含2,000億個(gè)晶體管，到那時(shí)才會(huì)比較接近大腦的復(fù)雜度。在芯片上及多層堆疊芯片間打造先進(jìn)3D結(jié)構(gòu)，成為達(dá)成新技術(shù)的主要驅(qū)力。

新興非揮發(fā)性存儲(chǔ)器有助進(jìn)行神經(jīng)運(yùn)算以進(jìn)行裝置中的機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)，可進(jìn)一步強(qiáng)化當(dāng)前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能力?？勺冸娮枋诫S機(jī)存取存儲(chǔ)器(ReRAM)則是受神經(jīng)存儲(chǔ)器芯片青睞采用的技術(shù)，因ReRAM可作為突觸元件進(jìn)行操作。

本屆IEEE IEDM大會(huì)可見(jiàn)許多報(bào)告提出改善這些存儲(chǔ)器特性的方式，如韓國(guó)SK海力士(SK Hynix)發(fā)布一份XPoint技術(shù)的23納米R(shí)eRAM，這款ReRAM內(nèi)含砷以創(chuàng)造閥值切換行為；GlobalFoundries發(fā)布的報(bào)告，則討論一款7納米CMOS技術(shù)如何用于高性能運(yùn)算及行動(dòng)裝置。

日本中央大學(xué)教授Ken Takeuchi則談到如何在NAND Flash控制器中提供額外的處理能力，該控制器可辨識(shí)特定應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)，以及將此數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于可靠的存儲(chǔ)器單元中。在此方法中雖然電路本身的精確度降低，深度學(xué)習(xí)(DL)的推論結(jié)果這類(lèi)應(yīng)用級(jí)準(zhǔn)確度則不會(huì)下降。

這也是近似運(yùn)算(approximate computing)能夠被運(yùn)用于提供在存儲(chǔ)器及儲(chǔ)存裝置內(nèi)部所采用較小型及功耗更佳處理器更有用功能的原因。未來(lái)的數(shù)據(jù)中心將采用由中央處理器(CPU)、DRAM、儲(chǔ)存控制器、儲(chǔ)存級(jí)存儲(chǔ)器(SCMs)以及Flash存儲(chǔ)器所組成的非聚合式混合儲(chǔ)存技術(shù)。

針對(duì)MRAM技術(shù)，高通旗下高通技術(shù)(Qualcomm Technologies)公司出席本屆IEEE IEDM大會(huì)的代表指出，MRAM準(zhǔn)備成為統(tǒng)一的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)，能夠改造物聯(lián)網(wǎng)及穿戴式裝置這類(lèi)新興極低功耗系統(tǒng)的架構(gòu)，且MRAM也可改變以運(yùn)算為中心的架構(gòu)。例如面垂直(perpendicular) STT-MTJ MRAM具備快速讀寫(xiě)特性，也有助當(dāng)前的SRAM及DRAM可直接與處理器一同配置。

這將有助以單一MRAM存儲(chǔ)器取代應(yīng)用于許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的SRAM及Flash架構(gòu)，因而減少存儲(chǔ)器之間的信息流以及節(jié)省功耗支出，這對(duì)搭載電池的應(yīng)用來(lái)說(shuō)特別重要，加上MRAM的位元單元(Bitcell)大小約只有SRAM位元單元的25~30%，因此采用MRAM也可節(jié)省晶?？臻g。

由于電路簡(jiǎn)化，讓MRAM應(yīng)可被視為是具成本競(jìng)爭(zhēng)力的存儲(chǔ)器選項(xiàng)，特別是對(duì)嵌入式應(yīng)用而言更是如此，只不過(guò)MRAM在成本上仍無(wú)法與高密度DRAM相較，因此應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的客制化獨(dú)立MRAM或較具競(jìng)爭(zhēng)力，因在價(jià)格上比eMRAM為低。