比NAND閃存更快千倍 40nm ReRAM在中芯國際投產(chǎn)

　　非揮發(fā)性電阻式內存(ReRAM)開(kāi)發(fā)商CrossbarInc.利用非導電的銀離子-非晶硅(a-Si)為基板材料，并透過(guò)電場(chǎng)轉換機制，開(kāi)發(fā)出號稱(chēng)比NAND閃存更快千倍速度的ReRAM組件，同時(shí)就像先前在2016年所承諾地如期實(shí)現量產(chǎn)。

　　根據Crossbar策略營(yíng)銷(xiāo)與業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁SylvainDubois表示，專(zhuān)為嵌入式非揮發(fā)性?xún)却?eNVM)應用而打造的CrossbarReRAM提供了更高性能，密度比DRAM更高40倍，耐久度與寫(xiě)入速度更高1，000倍，單芯片尺寸約200mm2左右，即可實(shí)現高達terabyte(TB)級的儲存，并具有結構簡(jiǎn)單與易于制造等優(yōu)點(diǎn)。

　　該ReRAM組件目前正由其合作伙伴中芯國際(SMIC)進(jìn)行生產(chǎn)，SMIC最近已宣布為客戶(hù)出樣40nmCMOS工藝的ReRAM芯片。除了量產(chǎn)40nmReRAM，預計不久也將實(shí)現28nmCMOS的生產(chǎn)。Dubois預期這一時(shí)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(chǎng)為其生產(chǎn)28nmCMOS。

　　Crossbar成立于2010年，迄今已籌措超過(guò)8，000萬(wàn)美元的資金，包括獲得來(lái)自中國創(chuàng )投公司NorthernLightVentureCapital的支持。該公司目前正尋求透過(guò)知識財產(chǎn)權(IP)的授權業(yè)務(wù)模式。

　　Crossbar是目前競相投入開(kāi)發(fā)非揮發(fā)性?xún)却?NVM)技術(shù)的多家公司之一;NVM技術(shù)可望用于取代閃存，并可微縮至28nm以及更先進(jìn)工藝。尤其是在相變內存無(wú)法成功用于商用市場(chǎng)后，ReRAM已被業(yè)界視為一種更可能取得成功的備選技術(shù)。不過(guò)，ReRAM技術(shù)也有多種版本，在許多情況下，可能無(wú)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?xún)却?MRAM)可能會(huì )是在28nm節點(diǎn)勝出的非揮發(fā)性?xún)却妗?/p>

　　另一種競爭技術(shù)是基于碳納米管(CNT)薄層的非揮發(fā)性?xún)却?，由NanteroInc.所提供。該公司已將其CNTRAM技術(shù)授權給無(wú)晶圓廠(chǎng)芯片公司——富士通半導體(FujitsuSemiconductor)，用于其55nm及其后的40nm先進(jìn)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(hù)開(kāi)發(fā)自家的ReRAM宏，”Dubois說(shuō)。

　　ReRAM已經(jīng)明顯表現出優(yōu)于閃存的優(yōu)點(diǎn)了，包括20奈秒(ns)的讀取延遲以及12ns的寫(xiě)入延遲，相形之下，閃存還存在幾毫秒的延遲。Dubois解釋?zhuān)?ldquo;我們的技術(shù)并不存在區段擦除(blockerase)，因而能夠重新寫(xiě)入單個(gè)字節。”至于其耐久性，Dubois強調，Crossbar可確保達到100k次的讀寫(xiě)周期。他說(shuō)：“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。”

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

　　Crossbar目前正推動(dòng)雙軌業(yè)務(wù)策略，一方面針對嵌入式非揮發(fā)性應用研發(fā)ReRAM，另一方面則作為高容量獨立型內存的技術(shù)開(kāi)發(fā)者。盡管Crossbar在2016年閃存高峰會(huì )(FlashMemorySummit)與2017年國際消費性電子展(CES)上仍以選用組件展示其進(jìn)行交*點(diǎn)數組的能力，但以技術(shù)成熟度來(lái)看，嵌入式非揮發(fā)性?xún)却娲蠹s超前一年以上。

　　Crossbar并聲稱(chēng)具備為其密集交*點(diǎn)內存數組進(jìn)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(gè)位，從而在單一芯片上實(shí)現高達TB級的高容量非揮發(fā)性?xún)却妗?/p>

　　Dubois表示，Crossbar正與一家或多家公司合作，共同創(chuàng )造高容量的分離式ReRAM組件，同時(shí)也將采用授權業(yè)務(wù)模式。但他并未透露是哪幾家合作伙伴或獲授權的業(yè)者。

　　然而，Crossbar強調，未來(lái)將會(huì )以自家公司品牌開(kāi)發(fā)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。“為了進(jìn)軍這一市場(chǎng)，必須與其他業(yè)者合作，形成強大的策略聯(lián)盟，”Dubois表示，“我們的目標是成為內存產(chǎn)業(yè)的ARM!”

　　Dubois指出，Crossbar的客戶(hù)尚未商用化量產(chǎn)其嵌入ReRAM的IC，而今在從SMIC取得樣片后，預計后續的發(fā)展將會(huì )加速。“對于公司和市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，目前正是關(guān)鍵的階段。我們必須證明其可靠性。”