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比NAND閃存更快千倍 40nm ReRAM在中芯國際投產

2017-02-13

非揮發性電阻式內存(ReRAM)開發商Crossbar Inc.利用非導電的銀離子-非晶硅(a-Si)為基板材料,并透過電場轉換機制,開發出號稱比NAND閃存更快千倍速度的ReRAM組件,同時就像先前在2016年所承諾地如期實現量產。

根據Crossbar策略營銷與業務發展副總裁Sylvain Dubois表示,專為嵌入式非揮發性內存(eNVM)應用而打造的Crossbar ReRAM提供了更高性能,密度比DRAM更高40倍,耐久度與寫入速度更高1,000倍,單芯片尺寸約200mm2左右,即可實現高達terabyte(TB)級的儲存,并具有結構簡單與易于制造等優點。

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Crossbar ReRAM技術易于配置,以實現低成本制造

該ReRAM組件目前正由其合作伙伴中芯國際(SMIC)進行生產,SMIC最近已宣布為客戶出樣40nm CMOS工藝的ReRAM芯片。除了量產40nm ReRAM,預計不久也將實現28nm CMOS的生產。Dubois預期這一時間大約就在2017年的上半年,但他并未透露是否仍沿用SMIC還是其他代工廠為其生產28nm CMOS。

Crossbar成立于2010年,迄今已籌措超過8,000萬美元的資金,包括獲得來自中國創投公司Northern Light Venture Capital的支持。該公司目前正尋求透過知識財產權(IP)的授權業務模式。

Crossbar是目前競相投入開發非揮發性內存(NVM)技術的多家公司之一;NVM技術可望用于取代閃存,并可微縮至28nm以及更先進工藝。尤其是在相變內存無法成功用于商用市場后,ReRAM已被業界視為一種更可能取得成功的備選技術。不過,ReRAM技術也有多種版本,在許多情況下,可能無法完全深入了解在其切換和失效模式背后的原理。有些人甚至指出磁性內存(MRAM)可能會是在28nm節點勝出的非揮發性內存。

另一種競爭技術是基于碳納米管(CNT)薄層的非揮發性內存,由Nantero Inc.所提供。該公司已將其CNT RAM技術授權給無晶圓廠芯片公司——富士通半導體(Fujitsu Semiconductor),用于其55nm及其后的40nm先進工藝中。

“有些應用需要16Mbit或更高位的內存,有些則不需要。我們正致力于處理更大的宏,但也讓客戶開發自家的ReRAM宏,”Dubois說。

ReRAM已經明顯表現出優于閃存的優點了,包括20奈秒(ns)的讀取延遲以及12ns的寫入延遲,相形之下,閃存還存在幾毫秒的延遲。Dubois解釋,“我們的技術并不存在區段擦除(block erase),因而能夠重新寫入單個字節?!敝劣谄淠途眯?,Dubois強調,Crossbar可確保達到100k次的讀寫周期。他說:“對于這些應用,100k是一般鎖定的目標,但我們持續使其推向更高的穩定度。”

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Crossbar ReRAM內建選擇特性,能使內存單元在1T1R數組中實現超低延遲的讀取,或在1TnR數組中實現最佳面積效率(4F2單元)

Crossbar目前正推動雙軌業務策略,一方面針對嵌入式非揮發性應用研發ReRAM,另一方面則作為高容量獨立型內存的技術開發者。盡管Crossbar在2016年閃存高峰會(Flash Memory Summit)與2017年國際消費性電子展(CES)上仍以選用組件展示其進行交叉點數組的能力,但以技術成熟度來看,嵌入式非揮發性內存大約超前一年以上。

Crossbar并聲稱具備為其密集交叉點內存數組進行3D堆棧的能力,使其得以微縮至10nm以下,并為每單元儲存多個位,從而在單一芯片上實現高達TB級的高容量非揮發性內存。

Dubois表示,Crossbar正與一家或多家公司合作,共同創造高容量的分離式ReRAM組件,同時也將采用授權業務模式。但他并未透露是哪幾家合作伙伴或獲授權的業者。

然而,Crossbar強調,未來將會以自家公司品牌開發獨立的內存,以便在編碼儲存取代NOR閃存,以及在數據儲存方面取代NAND閃存?!盀榱诉M軍這一市場,必須與其他業者合作,形成強大的策略聯盟,”Dubois表示,“我們的目標是成為內存產業的ARM!”

Dubois指出,Crossbar的客戶尚未商用化量產其嵌入ReRAM的IC,而今在從SMIC取得樣片后,預計后續的發展將會加速?!皩τ诠竞褪袌鰜碚f,目前正是關鍵的階段。我們必須證明其可靠性。”


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