比NAND速度快千倍40nm ReRAM投产
2017-02-13
非挥发性电阻式记忆体(ReRAM)开发商Crossbar Inc.利用非导电的银离子-非晶矽(a-Si)为基板材料,并透过电场转换机制,开发出号称比NAND快闪记忆体更快千倍速度的ReRAM元件,同时就像先前在2016年所承诺地如期实现量产。
根据Crossbar策略行销与业务发展副总裁Sylvain Dubois表示,专为嵌入式非挥发性记忆体(eNVM)应用而打造的Crossbar ReRAM提供了更高性能,密度比DRAM更高40倍,耐久度与写入速度更高1,000倍,单晶片尺寸约200mm2左右,即可实现高达terabyte(TB)级的储存,并具有结构简单与易于制造等优点。
Crossbar ReRAM技术易于配置,以实现低成本制造
该ReRAM元件目前正由其合作伙伴中芯国际(SMIC)进行生产,SMIC最近已宣布为客户出样40nm CMOS制程的ReRAM晶片。除了量产40nm ReRAM,预计不久也将实现28nm CMOS的生产。Dubois预期这一时间大约就在2017年的上半年,但他并未透露是否仍沿用SMIC还是其他代工厂为其生产28nm CMOS。
Crossbar成立于2010年,迄今已筹措超过8,000万美元的资金,包括获得来自中国创投公司Northern Light Venture Capital的支持。该公司目前正寻求透过知识财产权(IP)的授权业务模式。
Crossbar是目前竞相投入开发非挥发性记忆体(NVM)技术的多家公司之一;NVM技术可望用于取代快闪记忆体,并可微缩至28nm以及更先进制程。尤其是在相变记忆体无法成功用于商用市场后,ReRAM已被业界视为一种更可能取得成功的备选技术。不过,ReRAM技术也有多种版本,在许多情况下,可能无法完全深入了解在其切换和失效模式背后的原理。有些人甚至指出磁性记忆体(MRAM)可能会是在28nm节点胜出的非挥发性记忆体。
另一种竞争技术是基于碳奈米管(CNT)薄层的非挥发性记忆体,由Nantero Inc.所提供。该公司已将其CNT RAM技术授权给无晶圆厂晶片公司——富士通半导体(Fujitsu Semiconductor),用于其55nm及其后的40nm先进制程中。
「有些应用需要16Mbit或更高位元的记忆体,有些则不需要。我们正致力于处理更大的巨集,但也让客户开发自家的ReRAM巨集,」Dubois说。
ReRAM已经明显表现出优于快闪记忆体的优点了,包括20奈秒(ns)的读取延迟以及12ns的写入延迟,相形之下,快闪记忆体还存在几毫秒的延迟。Dubois解释,「我们的技术并不存在区段擦除(block erase),因而能够重新写入单个位元组。」至于其耐久性,Dubois强调,Crossbar可确保达到100k次的读写周期。他说:「对于这些应用,100k是一般锁定的目标,但我们持续使其推向更高的稳定度。」
Crossbar ReRAM内建选择特性,能使记忆体单元在1T1R阵列中实现超低延迟的读取,或在1TnR阵列中实现最佳面积效率(4F2单元)
Crossbar目前正推动双轨业务策略,一方面针对嵌入式非挥发性应用研发ReRAM,另一方面则作为高容量独立型记忆体的技术开发者。尽管Crossbar在2016年快闪记忆体高峰会(Flash Memory Summit)与2017年国际消费性电子展(CES)上仍以选用元件展示其进行交叉点阵列的能力,但以技术成熟度来看,嵌入式非挥发性记忆体大约超前一年以上。
Crossbar并声称具备为其密集交叉点记忆体阵列进行3D堆叠的能力,使其得以微缩至10nm以下,并为每单元储存多个位元,从而在单一晶片上实现高达TB级的高容量非挥发性记忆体。
Dubois表示,Crossbar正与一家或多家公司合作,共同创造高容量的分离式ReRAM元件,同时也将采用授权业务模式。但他并未透露是哪几家合作伙伴或获授权的业者。
然而,Crossbar强调,未来将会以自家公司品牌开发独立的记忆体,以便在编码储存取代NOR快闪记忆体,以及在资料储存方面取代NAND快闪记忆体。「为了进军这一市场,必须与其他业者合作,形成强大的策略联盟,」Dubois表示,「我们的目标是成为记忆体产业的ARM!」
Dubois指出,Crossbar的客户尚未商用化量产其嵌入ReRAM的IC,而今在从SMIC取得样片后,预计后续的发展将会加速。「对于公司和市场来说,目前正是关键的阶段。我们必须证明其可靠性。」