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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存储级内存SCM与存算融合架构设计.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存储级内存SCM与存算融合架构设计
——从DRAM到NAND之间的存储层级融合与计算优化
引言
存储级内存（SCM）填补了DRAM和NAND之间的性能鸿沟，提供了比DRAM容量更大、比NAND速度更快的存储层级。在存算一体芯片中，SCM不仅可以作为存储介质，还可以在SCM阵列中直接执行计算操作，实现存算融合。PCM、ReRAM和MRAM是SCM的主要候选技术，它们具有非易失性、高速度和字节可寻址性。本文系统分析面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存储级内存SCM与存算融合架构设计。
SCM的技术特性
SCM的性能指标
SCM相比DRAM和NAND的性能优势：
1. 读取延迟：SCM的读取延迟约100ns至1μs，远低于NAND的10μs至100μs，接近DRAM的10ns至100ns。
2. 写入延迟：SCM的写入延迟约100ns至10μs，低于NAND的100μs至1ms，高于DRAM的10ns至100ns。
3. 耐久性：SCM的耐久性约10⁶至10¹²次，高于NAND的10³至10⁵次，低于DRAM的无限次。
SCM的候选技术
SCM的主要候选技术：
1. PCM：相变存储器，利用GST材料的晶态和非晶态相变，具有多比特存储能力。
2. ReRAM：阻变存储器，利用氧化物中导电细丝的形成和断裂，具有低功耗和高速度。
3. MRAM：磁阻存储器，利用MTJ的隧穿磁阻效应，具有高耐久性和无限写入次数。
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