花費近20年時間研究,碳納米管NRAM終於熬出頭了?

與非網 4 月 16 日訊,據悉,為研究碳納米管技術,Nantero 公司已經花費了將近 20 年,預計該公司首批產品將在今年晚些時候問世。

Nantero(馬薩諸塞州沃本市)的首席系統架構師 Bill Gervasi 說,該公司正忙於幫助其技術在被許可方的內存生產線中安裝。

對 NRAM的持久興趣(儘管進入市場的時間很長)來自於該技術的諸多優勢:可以DRAM的速度提供非易失性,具有超越 DRAM 的可擴展性和對閃存的超強耐久性的潛力。它比幾乎所有新興存儲技術(PCM,MRAM 和 ReRAM)都更接近通用存儲器。這樣,它們通常用於替換閃存,因此 NRAM 在理論上既可以替換 DRAM,也可以替換閃存。現在的關鍵就是降低成本。

花費近20年時間研究,碳納米管NRAM終於熬出頭了?

現在,預計 Nantero 的合作伙伴富士通半導體將與 USJC 公司合作推出首批產品。富士通於 2016 年獲得了許可,並稱 Nano-RAM(NRAM)作為其鐵電 RAM 的合適後續技術產品,既可以獨立使用,也可以嵌入微控制器。

Gervasi 說:“富士通已於今年開始量產。” 他說,他了解其中一種產品將是獨立存儲器,而另一種產品將是具有嵌入式 NRAM 的邏輯設備。

碳納米管墊

該技術基於排列在交叉點電極之間的薄層中的無規組織的碳納米管的漿料。當施加電壓時,CNT 被拉到一起,接觸點數量的增加減少了電極之間的電阻路徑。這種連接是由範德華力在原子級上保持的。為了復位存儲單元,電壓脈衝會引起熱振動來斷開這些連接。

所得的存儲器在低能量下提供了 20 皮秒的切換速度,以及 5ns 的實際寫入速度,並具有 10 ^ 11 個週期的耐久性。這證明了基於 CNT 的 NRAM 可能優於競爭對手技術(例如 ReRAM 和相變存儲器),並且在物理幾何尺寸方面具有更好的可擴展性,從而成為替代 DRAM 和 NAND 閃存的通用存儲器。

一個相對較新的技術是在可隨意切換的 CNT 的隨機組織“墊”上增加一層對齊的 CNT。這些用於保護開關納米管的下層免於金屬從上方濺射的金屬遷移。

Gervasi 並沒有確切說出在許多開關循環後,CNT 如何阻止長絲形成。“我們不會使用像銀那樣的金屬來促進長絲的形成。我們確實在銅電極和 CNT 電池頂部之間有一個氮化鈦阻擋層。它也很可能是鋁電極。”

Nantero 成立於 2001 年,其發展之路一直很艱難,而且該公司多次聲稱已接近生產。儘管如此,它已逐漸獲得支持者和被許可人。傑爾瓦西說,該公司剛剛結束了 H 輪股權融資,使該公司籌集的資金超過 1.4 億美元。

長期投資者包括戴爾,思科,金士頓技術公司和斯倫貝謝。另一個是 CFT Capital,這是一家由中芯國際(中國大陸最先進的半導體代工廠)註冊成立的中國風險投資公司。最近,該公司增加了 Globespan Capital,CRV,Draper Fisher Jurvetson 和 Stata VenturePartners。

堆疊和 MLC

但是,要在 DRAM 和閃存方面處於領先地位,Nantero 可能必須添加 3D 堆棧,幸運的是,該技術很容易適應這種情況。Gervasi 說:“我們已經進行了堆疊。”他表示,未命名的存儲器合作伙伴正在 4 層 16Gbit 器件上工作,其工藝介於 22nm 和 18nm 之間。

Gervasi 說,Nantero 還知道如何對每個單元至少進行兩到三位的多層單元處理。他補充說:“就電壓而言,我們在設置和復位之間為 30 倍。這是線性關係,但我們是隨機的。” 這意味著每個單元的精確電平會有所不同,因此如果不校準每個存儲單元就很難進一步。Gervasi 說,用迭代的單元格編寫形式可以走得更遠。格瓦西說:“順序寫入要花費時間,但是寫入速度只有 5ns。”

Gervasi 指出,經濟和市場準入至少與技術一樣重要。他說,NAND 閃存的成本極低,這使得最初很難攻破這個市場。對於 DRAM 而言,摩爾定律已停滯不前。

“三年前,最終用戶沒有采用(尋求更大容量的 DRAM)。然後,人工智能和機器學習在雲中爆發。隨著對大容量存儲器和非易失性的需求,進行了許多新架構研究。


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