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何为ReRAM?

2017-10-16 16:39:27

在现在存储的所有数据中,有90%是在过去两年内生成的。数据生成及对数据的快速访问已经成为现代用户体验不可或缺的一部分,这也将在可预见的未来继续推动存储需求的迅猛增长。但是,当目前的平面NAND闪存被一步缩小光学尺寸时,就会达到物理和工程极限。而像Crossbar的ReRAM这样的下一代非易失性阻变式存储器,就不会有这些限制,它将可以提供高性能、大容量的新型存储器。

ReRAM代表电阻式RAM,是将DRAM的读写速度与SSD的非易失性结合于一身的新一代存储技术?;谎灾?,即便是在电源关闭的情况下存储器仍能记住数据。如果ReRAM有足够大的空间,一台配备ReRAM的计算机将几乎不再需要载入时间。这使得ReRAM在下一代众多高容量、高扩展性、高性能和高可靠性存储解决方案中最被看好。

一个典型的ReRAM单元具有一个转换材料,介于具有不同的电阻特性的两个金属电极之间。ReRAM的转换效应基于在电场或热力影响下的离子的运动以及转换材料存储离子的能力,而这反过来又会影响电阻测量的精度。

在众多不同的ReRAM实现方法中,它们采用不同的转换材料和内存单元结构。不同的材料所具有的不同特性也会导致显著的性能差异。ReRAM技术最大的问题在于克服温度灵敏度、与标准CMOS技术和制造工艺的整合以及每一个ReRAM单元的选择机制。

ReRAM已经成为大家竞相看好的项目,一些公司声称会在未来的1-2年实现ReRAM芯片的样片生产。
CrossbarReRAM技术的存储介质是包裹绝缘性非晶硅(a-Si)的金属丝。其基于电子场的转换机制使得Crossbar ReRAM单元能够在较广的温度范围内稳定工作。

CrossbarReRAM的单元结构简单,所采用的材料、工艺步骤和制造工具都是通用的,这使得任何一家半导体代工厂都能够通过得到Crossbar ReRAM技术授权的方式来开展内存业务,制造存储级内存芯片。

ReRAM内存的性能和比特/尺寸密度取决于内存单元的内联方式。嵌入式低延滞、高速内存可以通过用一个晶体管对每一个内存单元进行单独控制来实现。在1T1R(每1个ReRAM单元有一个晶体管)的阵列组织结构中,内存的总体积由每一个晶体管的体积所决定。高密度存储级内存则需要有一个密度高得多的内存阵列组织架构,并以此来实现成本效益最优化,这就要求能够用一个单一的晶体管来连接成千上万的内存单元。这种1TnR组织结构只有当ReRAM单元的内置的选择机制可以单独地或者不指定地选择ReRAM单元时才有可能实现。

与传统的NAND闪存相比,CrossbarReRAM速度快的多、位元可修改并且只需要更低的电压,这使得它可以被应用于嵌入式和SSD设备之中。Crossbar ReRAM技术的多面性使得内存单元在1T1R阵列中相联时能够实现非常低延滞的内存读取,或在交点1TnR阵列中实现面积最优(4F2单元),这都要归功于Crossbar已经申请专利的内置选择技术。

CrossbarReRAM技术的易制造性已经被在代工厂制造的工作阵列所证明。这一工作芯片是将单片CMOS控制器和内存阵列芯片整合在一起。公司目前正在完成这一器件的优化,并计划将第一个产品推向嵌入式SoC市场,同时还将继续在先进的制程工艺基础上推进高密度存储级内存阵列的研发。


本文关键词:ReRAM

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