存储器是电子信息处理系统中不可或缺的组成部分。在过去，依靠CMOS工艺的不断进步，存储器的性能得以不断提高。
但近年来，一方面，尺寸微缩导致的晶体管漏电问题越来越严重，在增大存储器功耗的同时，恶化了存储单元的保持特性，存储器的发展遇到较为明显的瓶颈；另一方面，人工智能和物联网等领域的快速发展又对存储器的容量速度以及功耗等性能指标提出了更高的要求。
在这样的背景下，由于嵌入式铁电随机存取存储器(Embedded Ferroelectric Random Access Memory，eFeRAM)具有非易失、高密度、低功耗以及读取速度快等特点，可提高系统的整体性能，因此，嵌入式铁电随机存取存储在近年来备受关注。
近日，北京大学公开了一项名为“一种铁电随机存取存储器阵列及其控制方法”的专利，公开号CN117672288A，申请时间为2023年12月15日。
该据国家知识产权局公告的高专利摘要显示，该发明提供了一种铁电随机存取存储器阵列及其控制方法，属于半导体存储器技术领域。
该发明包括由基本阵列沿横向、纵向重复排列而成的总体阵列，基本阵列包括存储单元、字线、控制线、基本板线、总体板线、基本位线和总体位线，由存储单元沿横向、纵向重复排列成矩阵结构；存储单元包括一个晶体管和一个铁电电容器，晶体管的栅极接字线、漏极接位线、源极接铁电电容器上极板，铁电电容器下极板接板线。
该发明还提供了对该铁电随机存取存储器阵列进行数据写入、数据读出和数据重写的控制方法。此外，该发明层次化的设计方法，可以在不牺牲读出时间与读出窗口的前提下，增大铁电随机存取存储器阵列的规模。
我国成功研发超级光盘
近日，我国科学家在光存储技术领域实现了里程碑式的跨越，成功研发出“超级光盘”，并在全球范围内首次实现了PB（PetaByte，千万亿字节）量级的光存储能力，标志着我国在这一关键技术上占据了世界领先地位。
“超级光盘”的诞生，是我国科研团队历时数年的辛勤攻关的结果，由中科院上海光学精密机械研究所携手上海理工大学及其他科研机构共同完成。这项技术突破的核心在于超大容量与超分辨三维光存储技术的研发，它颠覆了传统的二维光存储模式，如同在微观尺度上打造了一个立体的、超高密度的信息仓库。
相比于我们常见的CD、DVD或者蓝光光盘，这款“超级光盘”的存储容量达到了令人惊叹的程度——1PB相当于100万GB，这是一个足以存储海量数据的天文数字，比普通光盘的存储容量提升了上万倍，甚至超过了普通硬盘数百倍。这意味着在未来，一个看似普通的光盘就可以承载一座小型图书馆的所有文献资料，或是一部高清电影数据库，极大地拓展了信息存储的可能性。
“超级光盘”的创新之处在于采用了先进的双光束调控聚集诱导发光超分辨光存储技术，该技术使得信息不仅可以以极高的密度被刻录在光盘介质上，而且在读取时也能够实现超分辨，确保了存储信息的准确无误和高效访问。
此外，这项技术还具有绿色环保、能耗低的特点，符合未来数据中心对低碳环保、节能高效的要求，对于推动我国乃至全球数字经济的可持续发展具有深远的影响。随着“超级光盘”技术的成熟和应用推广，有望重塑数据存储格局，助力大数据时代的信息留存与传播，进一步提升我国在全球科技竞争中的地位。
数据存储技术进化趋势
2030年人类将进入YB数据时代，数据量是2020年的23倍，全球连接数2000亿，通用算力将增长10倍、人工智能算力将增长500倍。在存储容量方面，目前一些高端闪存卡的存储容量已经达到了1TB，相当于是32年前的10TB，而一些SSD的存储容量更是高达数TB。在读写速度方面，目前一些高端的UHS-II SD卡可以提供高达300MB/s的读取速度和260MB/s的写入速度。此外，一些NVMe SSD的读写速度也可以达到数GB/s。
NAND Flash在闪存市场中具有举足轻重的地位，随着NAND Flash存储原厂的产品生产工艺不断更新发展，存储晶圆工艺制程、电子单元密度、产品堆叠层数等经历了较大的技术更新，市场存储密度的供给呈现出较快的增长速度。根据中商产业研究院整理的数据显示，全球NAND Flash存储容量一直保持增长，从2017年的1620亿GB增长至2020年的5300亿GB，年均复合增长率达35.38%。
”信息爆炸“时代对数据存力带来了巨大考验，数据存力整体上面临容量逐渐供应短缺；利用效率低下，资源浪费；存储设施能耗压力大；分布区域不均匀，发展不平衡等难题。因此，未来存储将会以非结构化数据为主，SSD闪存为主要存储介质，并向分布式存储架构、云存储、DNA存储、纳米存储、存算一体等方向发展。
近年来，随着云计算与人工智能应用的快速发展，数据中心的流量不断扩大，数据处理速度慢和能耗高的问题逐渐成为束缚计算性能发展的障碍。相对于CPU性能的提升，内存的进步则相对缓慢，从而导致存储速度严重滞后，即“内存墙”问题。随着多核处理器和大数据应用的出现，数据搬运的需求大幅增加，为了解决“内存墙”问题，行业内如SK海力士、美光科技等企业寄望于提高存储器带宽，因此高带宽存储技术（High-Bandwidth Memory，HBM）应运而生。
不同于传统的2D DRAM，HBM技术采用3D堆叠的DRAM芯片，通过硅通孔（TSV）技术实现多层内存的垂直互连，并且使用系统级封装（SIP）技术将GPU和多个DRAM芯片紧密集成，这种设计方式极大提高了数据传输速度，并能在较小的物理空间内提供更大的存储容量和更高的带宽，同时实现更低的延迟和功耗。正因为如此，HBM技术被认为是数据中心等高性能计算应用的理想内存解决方案。
