主页 › 新闻资讯公告 › OxRAM与CBRAM的较量

新闻资讯

OxRAM与CBRAM的较量

2017-10-12 14:35:00

在 2013 年的时候松下就开始出货 ReRAM,是世界首家出货 ReRAM 的公司。当时,松下推出的是一款 8 位微控制器(MCU),其中集成了 180nm ReRAM 作为嵌入式内存模块。

2016年,松下与富士通合作推出了第二代 ReRAM 技术。同样基于 180nm 工艺,这款 4 Mbit 的 ReRAM 器件适用于便携式和医疗产品等低功耗应用。

目前,松下现在正在开发 40nm ReRAM,计划是在 2018 年推出。联电的一处代工厂正在为松下制造生产这项技术。

松下的 ReRAM 基于 OxRAM 方法。松下首席工程师 Zhiqiang Wei 说:“我们认为 OxRAM 的滞留特性 (retention property)优于 CBRAM。”

在 180nm 节点,松下的 ReRAM 基于一种 TaOx 材料,带有一个 Ta2O5 stalking 矩阵。作为比较,Wei 说,40nm 节点 ReRAM 将会使用“同样的基本概念,但并不完全一样的堆叠方式。”

在器件方面,松下的 ReRAM 是围绕 1T1R(单晶体管单电阻)架构设计的。1T1R 需要很大的晶体管,以便为该器件提供足够的驱动电流。这反过来又限制了芯片的内存密度。

但 1T1R 对嵌入式内存应用而言很理想。OEM 会为嵌入式应用使用 MCU 和其它芯片。一般来说,MCU 可以在同一个器件上集成嵌入式内存。嵌入式内存通常基于 EEPROM 或 NOR 闪存,可用于存储代码和其它数据。

那么 ReRAM 的适用领域是什么?在一个案例中,来自富士通-松下组合的 4 Mbit ReRAM 比 EEPROM 的密度更大。实际上,ReRAM 可以替代 EEPROM。

所以,嵌入式 ReRAM 的定位是低功耗、成本敏感、无需快速写入速度的解决方案。联电的 Sheu 说:“ReRAM 的定位是作为物联网和其它应用的低成本解决方案。”

目前 ReRAM 和相近的对手 STT-MRAM 有不同的市场定位。“MRAM 针对的是需要更高性能的应用,比如 MCU 和汽车。”Sheu 说,“我们相信 STT-MRAM 未来可以成为一种优良的非易失性内存替代方案,因为它具有更好的扩展性和性能。”

在一种应用中,STT-MRAM 的定位是在 22nm 及以后节点的 MCU 中替代 NOR。NOR 在 28nm 节点之后就难以扩展了,需要 STT-MRAM 这样的新解决方案。随着时间推移,ReRAM 也有可能成为 NOR 的替代技术。

到目前为止,STT-MRAM 已经扩展到了 28nm,22nm 及以后节点也正在开发之中。而 Crossbar 的 ReRAM 技术处于 40nm 节点,28nm 及以后节点的技术仍在研发中。

无晶圆厂的创业公司 Crossbar 没有使用 OxRAM 方法,而是使用了电化学金属化工艺。据专家介绍,从机制的角度看,这项工艺使用了接近 CBRAM 的金属离子细丝。

“OxRAM 的问题在于难以扩展。”Crossbar 营销和业务发展副总裁 Sylvain Dubois 说,“它在单元内部对细丝进行调节。其开关比(on/off ratio)不是很好。”

对于自己的电化学方案,Crossbar 声称开/关比会随扩展而增加。Dubois 说:“这意味着当你扩展到下一个工艺节点时,这种技术将会得到改善。”

所以,Crossbar 的 ReRAM 器件可以扩展到 40nm 节点之后。他说:“现在我们正在和一家 20 几纳米的晶圆代工厂合作,甚至还有一家 10 几纳米的晶圆代工合作伙伴。”
 
更重要的是,Crossbar 的 ReRAM 比闪存有更低的读取延迟和更快的写入性能。为了利用自己已经推向市场的技术,Crossbar 正在开发两种架构——1T1R 和一种堆叠式内存器件。

Crossbar 的 1T1R 技术针对的是嵌入式领域。其第一款 1T1R 产品基于 40nm 工艺,由中芯国际生产。

Crossbar 也在开发一种用于存储级内存应用的技术。这种架构由单个层组成,这些层堆叠在器件上。其中内置了一个选择器(selector),可以让一个晶体管驱动一个或数千个内存单元。


                                                                         
                                                                            图 3:Crossbar 的堆叠式内存架构,来自 Crossbar

Dubois 说:“在 16nm 节点下,只需四层,我们就能得到 32 GB 的密度。只需较少的层,我们就能达到 GB 水平。”
Crossbar 这种堆叠式配置的 ReRAM 的目标是用于固态硬盘和双列直插式内存模块。对于这些应用,ReRAM 通常与已有的内存一起使用。它也可能替代一些 DRAM 和 NAND。

他说:“我认为我们不会一夜之间就替代一种类别。我们是要开启新的数据存取方式。所以我们并没打算替代即插即用的闪存或 DRAM。而是用在它们之间。”

ReRAM 在嵌入式应用领域还是前景可观的,但在存储级内存领域,这项技术将面临很大的竞争。Applied 的 Ping 说:“它面临着与已有解决方案的竞争。这个生态系统被更大的供应商控制着,所以并不容易。” 

另外,将一种新内存技术推向市场还需要大量资源。比如英特尔和美光正在推 3D XPoint 技术,它们当然有资源为它们的业务开路。



本文关键词:ReRAM  闪存

相关文章:ReRAM 是什么?




深圳市英尚微电子有限公司,十年来专业致力代理分销存储器芯片IC, SRAM、MRAM、pSRAM、 FLASH芯片、SDRAM(DDR1/DDR2/DDR3)等,为客人提供性价比更高的产品及方案。
 
了解更多关于存储芯片知识,请关注英尚微电子:http://www.sramsun.com

展开