这是第二部分的内容，着眼于各式各样的存储器以及可能的解决方案。第一部分的内容可以在这里找到。
尽管各种NVM技术（例如PCRAM，MRAM，ReRAM和NRAM）具有相似的存储特征，但它们的物理实现方式却截然不同。这就使得每种NVM技术都有它自己独特的挑战和解决方案。
相变存储器（PCRAM）有着悠久的历史。最初由三星，美光和意法半导体（ST）发行，随后由于可靠性问题而从下市，直到后来又被重新引入。
热量仍然是PCRAM的主要问题。PDFSolutions高级研究员TomaszBrozek表示，虽然该存储器具有热稳定性并可以承受高温应用，但对一个存储单元进行编程所产生的热量也可能会影响其相邻存储单元，即所谓的“干扰”。此外，加热器尖端的局部热量聚集会导致附近的某些材料发生迁移，从而导致存储单元上方出现空洞。
“加热器尖端的温度为600至700°C，”Brozek说。显然英特尔已经在其Optane内存上解决了此问题，方法是将单点加热器替换为分布更均匀的加热器，以缓解此问题。
Brozek指出，还存在其他问题，包括置“0”状态的稳定性。在置“0”状态下，有一小部分非晶材料会自发地转变成晶体，这使其在模拟存储器的应用中变得更加困难。他说ReRAM在模拟存储器的应用中则表现得更稳定。
此外，尚不清楚是否或何时会在1xnm制程范围内制造PCRAM。GlobalFoundries嵌入式存储器高级总监MartinMason表示，很难找到在28nm以下的节点上制造PCRAM的代工厂。
MRAM的独特之处在于在数据保持，使用寿命和速度之间具有三方关系。您可以选择其中任何两个，但要牺牲第三个。“MRAM是出色的存储器，”Brozek说：“[它]具有很强的可调性。有很多旋钮可以旋转，包括可靠性。”
因此，Mason说，GlobalFoundries正在制作两个版本的MRAM，一个版本更像闪存，另一个版本更像SRAM，两个版本都有不同的权衡。
类闪存的版本更强健，在MJT中具有更高的能量势垒。它的存储单元使用寿命能达到10万次，但还是比不过类SRAM技术的无限寿命。它支持五个回流焊循环，可以承受更高的工作温度。类SRAM的版本则具有更长的寿命，但在数据保持能力和工作温度表现方面却不如类闪存版本。
在多个写入周期后，MRAM确实有自我干扰的风险，这使得使用寿命成为更大的挑战。一种称为自旋轨道转矩（SOT-MRAM）的MRAM新版本可以解决该问题，但这尚未成为一种成熟的生产技术。
在线缺陷检测可以帮助检测影响可靠性的缺陷，例如图形化工艺中在MRAM柱附近或侧面形成的金属颗粒，这些金属颗粒随后可能会造成MTJ的短路。“对于所有半导体技术，在线检测和计量过程控制的最佳实践可实现最佳的器件性能和良率，”Zhu说。“提高检测灵敏度，抽样率和创新的数据分析技术可以对早期发现潜在的可靠性问题产生积极作用，这是所有制造商都希望实现的持续改进目标。由于STT-RAM的产量仍然相对较少，因此我们正在与客户一起学习并推动这种改进。”
ReRAM作为一种新技术，面临着一系列挑战。梅森（Mason）指出，在高于85°C的温度下（细丝可能会断裂）或者在10,000个写入周期以上，ReRAM可能会遇到挑战。Adesto对其实现进行了一些更改，将其称为“导电桥”存储器或CBRAM，以克服这些限制。Adesto的ReRAM是细丝状的（因此具有导电桥）。这种由铜或焊料电极产生的细丝可以细到一个原子的大小。这使得细丝的电阻容易受到扰动，因为仅需移动几个原子即可引起电阻的变化。
该公司发现，通过从金属电极切换到半金属电极，可以得到更粗的电桥从而达到更强的性能。这就解决了梅森提到的电阻扰动问题以及焊接问题，并将热稳定性和数据保持能力提高一个数量级。“Adesto提供的ReRAM产品可以在与标准闪存设备相同的条件下运行。[发表的论文]表明，我们的技术可以在汽车运行条件下使用。材料和算法的优化在提高使用寿命方面也很重要。”工程副总裁兼Adesto联合创始人ShaneHollmer说道。
通过使用选择器在寻址时隔离位存储单元可以减轻干扰问题。Adesto使用简单的一个晶体管一个电阻（1T1R）的存储单元，但是额外的晶体管增加了存储单元的尺寸。霍尔默说：“对于新型的选择器，我们有很多有趣的想法用来提高密度和堆叠性，但我们还没有使用它们。”
Hollman表示，尽管ReRAM在用作闪存的替代品时没有MRAM所具有的三方权衡关系，但是对于以DRAM为目标的应用而言，它将具有三方权衡的关系-如今看来，这还不是常见的应用。当其要用于机器学习的模拟时，他们认为给定的阵列不可能会在100°C下持续使用10年，因为每隔几周或几个月会进行定期更新。如果没有进行定期更新，他们确实认为定期替换是个好方案。
在实验的基础上，Adesto还研究了将电介质从Al2O3改变为SiO2的方法，以将位存储单元短路（有时会在擦除过程中发生）降低到可以通过ECC解决的水平。在另一个实验中，它着眼于通过使用差分方法来减少随机编程错误，在差分方法中，将两个存储单元编程为相反的状态，然后以差分方式感应电流。
也就是说，目前可获得的大多数可靠性数据都来自Nantero。该公司的首席系统架构师BillGervasi说，与所有其他技术不同，该技术里没有任何移动电荷。这意味着它们没有被困住或造成损坏的机会，这可能会提高存储器数据保持能力以及延长其使用寿命。“我们已经测试了1013个周期，目前还没有发现任何磨损。”
其他存储技术正处于评估的早期阶段。在一篇关于提升新兴存储器的报告中，Handy和他的同事描述了正在探索的其他一些技术。MRAM有一个变体，它利用电场来强迫电子自旋，他们称之为磁电RAM（MeRAM）。铁电RAM（FeRAM）利用电偶极子来存储数据。还有聚合物铁电存储器（PFRAM），用于设置聚合物的状态以存储值。这些对于可靠性评估还为时过早，但是必须指出的是，当今的主要存储器竞争者在未来未必能成为最后的赢家。
至于哪些存储器最有可能成功，即使是分析师也不愿下定论。ObjectiveAnalysis总经理JimHandy的报告预测了DRAM，NAND闪存，MRAM和“3DXPoint”（英特尔的Optane技术）。但是，他指出：“……我们所说的嵌入式MRAM可能会变成ReRAM甚至可能是其他一些新兴存储器，只要该新兴内存的增长速度更快。”他并没有宣布MRAM为赢家。它只是任何一个能在竞争中活到最后的存储器的代名词。
结束语
虽然可靠性会决定某些技术的成败，但它并不是成功的最终仲裁者。汉迪说：“成本绝对是最重要的事情。”现有的客户粘性仍然是一个挑战。“有些人正在使用片上缓存和外部NOR闪存”来解决存储挑战，而不是采用新技术。
然后，当然，随着营销信息与实体现实的相遇，最终将是彻底的洗牌，无论好坏。梅森说：“所有的NVM在论文里看起来都很棒，但是细节决定成败。[挑战是]使ISSCC[会议类]上展示的规格在PVT[工艺角]上正常工作，在超过10K片晶圆上控制在6σ范围内[3.4ppm]。
或如Handy总结的那样，“许多公司都夸耀了很多。很难分辨什么是真实，什么是炒作。”未来几年将会在市场上得到验证。
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