第278章 冯诺依曼架构的局限（2 / 2）

        “对的，我是去复旦大学做半导体芯片学术交流的！”

        <div  class="contentadv">        一听对方是做芯片学术交流的，辛佟立刻亮明了自己的身份：“我也是从事半导体行业的，今年刚考上清华大学微电子学院的研究生！”

        “那我算是你的校友了，我叫路伟，1996年在清华大学物理系取得学士学位，然后去了美国，在美国莱斯大学取得博士学位，现在是美国密歇根大学电子工程与计算机系教授，主要研究方向是存储芯片。”中年男子自我介绍道。

        “幸会！幸会！”

        “你学习芯片设计的时候，多关注一下存储芯片，存储芯片是半导体行业中非常重要的一类产品，占比超过三成，我们日常所有的电子设备基本都会用到存储芯片。”路伟教授一看身边坐着的是自己的校友，侃侃而谈起来。

        辛佟一听对方是密歇根大学的教授，心想一定不要放过这个大好的求教的机会。

        “进了清华大学校园，我一定会好好研究一下存储芯片。”

        “电子产品要实现控制和运算，就需要存储信息，这离不开存储芯片，存储芯片可简单分为闪存和内存，闪存包括NAND  FLASH和NOR  FLASH，内存主要为DRAM。为了更加方便的理解存储芯片的作用，我们可以用吃花生来做说明，你口里吃花生就好比CPU在处理数据，硬盘容量大小就是你的口袋大小（能放多少花生），内存大小就是你的手的大小（一次能抓多少出来）。”

        辛佟点了点头。

        “存储行业兴起于上个世纪六十年代，到目前为止已经经历了三个发展阶段，1990年以前，DRAM（Dynamic  Random  Access  Memory）为存储芯片市场上主要的产品，不过DRAM有很大的局限性，只能将数据保持很短的时间，为了解决长期保存数据的问题，美国  intel公司1988年开发出了NOR  flash技术，到了1990年，NOR  Flash拥有非易失性、超高读取速度、可片上执行等特性，得到了市场的认可。”

        “不过NOR  Flash也有明显的短板，例如写入速度慢、价格昂贵，这就决定了它不适合做大容量存储，提到NOR  flash，不得不提一下兆易创新，这家公司的老板朱一明也是清华大学毕业的，去年他们推出了国内首款SPI  NOR  Flash产品，现在已经量产了！”

        听到这里，辛佟竖起了大拇指。

        “不过NOR  flash显然不是最佳的解决方案，科学家们不断在探索，早在1989年，日本东芝公司发表了NAND  flash结构，Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，是高数据存储密度的理想解决方案，适用于大量数据的存储，2000年以后，NAND  Flash开始了爆发式增长。”

        “这么说人类已经找到了最佳的数据存储方式了！”听了路教授讲叙存储芯片的发展历史，辛佟如同醍醐灌顶一般。

        “No!我认为还没有！”路教授摇了摇头。

        “为什么啊？”辛佟打破砂锅问到底，跟大师在一起，只有连续问五个Why，才能得到真知。

        “当前主流的计算系统都是采用冯诺依曼架构，冯诺依曼架构消除了原始计算机体系中只能依靠硬件控制程序的状况，将程序编码存储在存储器中，与运算控制单元相分离，实现了可编程的计算机功能，大大促进了计算机的发展。”

        辛佟点了点头。

        “目前这种架构也有一定的局限性，为了满足速度和容量的需求，现代计算系统通常采取高速缓存(SRAM)、主存(DRAM)、外部存储(NAND  Flash)的三级存储结构，SRAM响应时间通常在纳秒级，DRAM则一般为100纳秒量级，NAND  Flash更是高达  100微秒级，当数据在这三级存储间传输时，响应时间的差异形成‘存储墙’。”

        “目前市面上广泛使用的DRAM和NAND  Flash受限于本身的物理特性，难以突破‘存储墙’，这就需要我们寻找一种新型存储的特殊材料和结构，如果这种新型存储芯片同时具备DRAM的读写速率与寿命以及NAND  Flash的非易失特性，理论上可以简化存储架构将当前的内存和外存合并为持久内存，从而有望消除或缩小内存与外存间的‘存储墙’。”

        路教授说到这里，陷入到了沉思之中。

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