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何為ReRAM?

2017-10-16 16:39:27

在現(xiàn)在存儲的所有數(shù)據(jù)中,有90%是在過去兩年內(nèi)生成的。數(shù)據(jù)生成及對數(shù)據(jù)的快速訪問已經(jīng)成為現(xiàn)代用戶體驗不可或缺的一部分,這也將在可預見的未來繼續(xù)推動存儲需求的迅猛增長。但是,當目前的平面NAND閃存被一步縮小光學尺寸時,就會達到物理和工程極限。而像Crossbar的ReRAM這樣的下一代非易失性阻變式存儲器,就不會有這些限制,它將可以提供高性能、大容量的新型存儲器。

ReRAM代表電阻式RAM,是將DRAM的讀寫速度與SSD的非易失性結(jié)合于一身的新一代存儲技術。換言之,即便是在電源關閉的情況下存儲器仍能記住數(shù)據(jù)。如果ReRAM有足夠大的空間,一臺配備ReRAM的計算機將幾乎不再需要載入時間。這使得ReRAM在下一代眾多高容量、高擴展性、高性能和高可靠性存儲解決方案中最被看好。

一個典型的ReRAM單元具有一個轉(zhuǎn)換材料,介于具有不同的電阻特性的兩個金屬電極之間。ReRAM的轉(zhuǎn)換效應基于在電場或熱力影響下的離子的運動以及轉(zhuǎn)換材料存儲離子的能力,而這反過來又會影響電阻測量的精度。

在眾多不同的ReRAM實現(xiàn)方法中,它們采用不同的轉(zhuǎn)換材料和內(nèi)存單元結(jié)構(gòu)。不同的材料所具有的不同特性也會導致顯著的性能差異。ReRAM技術最大的問題在于克服溫度靈敏度、與標準CMOS技術和制造工藝的整合以及每一個ReRAM單元的選擇機制。

ReRAM已經(jīng)成為大家競相看好的項目,一些公司聲稱會在未來的1-2年實現(xiàn)ReRAM芯片的樣片生產(chǎn)。
CrossbarReRAM技術的存儲介質(zhì)是包裹絕緣性非晶硅(a-Si)的金屬絲。其基于電子場的轉(zhuǎn)換機制使得Crossbar ReRAM單元能夠在較廣的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。

CrossbarReRAM的單元結(jié)構(gòu)簡單,所采用的材料、工藝步驟和制造工具都是通用的,這使得任何一家半導體代工廠都能夠通過得到Crossbar ReRAM技術授權(quán)的方式來開展內(nèi)存業(yè)務,制造存儲級內(nèi)存芯片。

ReRAM內(nèi)存的性能和比特/尺寸密度取決于內(nèi)存單元的內(nèi)聯(lián)方式。嵌入式低延滯、高速內(nèi)存可以通過用一個晶體管對每一個內(nèi)存單元進行單獨控制來實現(xiàn)。在1T1R(每1個ReRAM單元有一個晶體管)的陣列組織結(jié)構(gòu)中,內(nèi)存的總體積由每一個晶體管的體積所決定。高密度存儲級內(nèi)存則需要有一個密度高得多的內(nèi)存陣列組織架構(gòu),并以此來實現(xiàn)成本效益最優(yōu)化,這就要求能夠用一個單一的晶體管來連接成千上萬的內(nèi)存單元。這種1TnR組織結(jié)構(gòu)只有當ReRAM單元的內(nèi)置的選擇機制可以單獨地或者不指定地選擇ReRAM單元時才有可能實現(xiàn)。

與傳統(tǒng)的NAND閃存相比,CrossbarReRAM速度快的多、位元可修改并且只需要更低的電壓,這使得它可以被應用于嵌入式和SSD設備之中。Crossbar ReRAM技術的多面性使得內(nèi)存單元在1T1R陣列中相聯(lián)時能夠?qū)崿F(xiàn)非常低延滯的內(nèi)存讀取,或在交點1TnR陣列中實現(xiàn)面積最優(yōu)(4F2單元),這都要歸功于Crossbar已經(jīng)申請專利的內(nèi)置選擇技術。

CrossbarReRAM技術的易制造性已經(jīng)被在代工廠制造的工作陣列所證明。這一工作芯片是將單片CMOS控制器和內(nèi)存陣列芯片整合在一起。公司目前正在完成這一器件的優(yōu)化,并計劃將第一個產(chǎn)品推向嵌入式SoC市場,同時還將繼續(xù)在先進的制程工藝基礎上推進高密度存儲級內(nèi)存陣列的研發(fā)。


本文關鍵詞:ReRAM

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