关键特性的三个新兴记忆使他们适合于不同的应用程序。
经过几十年的研究和发展,三个新类型的memory-magnetic RAM (MRAM),相变存储器(极化)和电阻RAM (ReRAM)——向商业用户,这半导体和计算机行业的一个令人激动的时刻。所有这三个新兴的记忆是通过新材料和需要突破的技术和生产过程。
理想的半导体存储器将提供所有的以下特点:
在现实中,没有记忆提供了所有这些属性,这也同样适用于现有的和新兴的记忆。芯片和计算机设计师将继续使用不同的内存技术来实现他们的目标。让我们看看三个新兴记忆预测的特点,他们可能会发现应用程序。
MRAM:物联网设备的主要候选人
MRAM有许多吸引人的属性:它是快(随机读和写);非易失性和低功率(磁技术);并提供低成本的潜在自内存数组可以嵌入在芯片的后端互连层只有三个额外的面具。
SRAM相比,它是慢,但足够快的工作记忆许多嵌入式计算应用程序,也可能足够快的三级缓存需求。
事实上,一些主要逻辑/铸造公司已宣布早期生产使用嵌入式MRAM芯片系统的设计。具体来说,MRAM是成为物联网的主要候选人(物联网)设备将越来越需要支持人工智能(AI)计算。随着时间的推移,MRAM可能能够满足高温要求的嵌入式市场的汽车部门。
从技术和制造业的角度来看,MRAM恰恰是最大的挑战沉淀形成所需的许多电影栈磁隧道结(MTJ)这是基本编程元素用来表示数字数据。许多金属和绝缘层需要存放使用物理气相沉积(PVD)方法原始,sub-atmospheric,高真空条件。每一层都必须精确控制和测量。最重要的是,核心氧化镁(分别)膜层需要存入一个精确甚至近水晶安排与严格控制单个原子的高度变化可以极大地影响性能和可靠性。
极化:一个新的内存存储类
极化是基于“相变”材料,从高度无定形材料安排过渡到水晶安排与热的编程机制。
极化提供随机存取的属性、成本低和DRAM相比,3 d可伸缩性和non-volatility。因此,内存大公司正在评估极化的适用性等应用程序的非易失性DIMM取代DRAM-based DIMM的一部分,高端固态硬盘。
极化需要精确地沉积多层材料创建关键结构。而极化层不像MRAM薄,材料非常容易受到杂质,这要求PVD工艺能够处理多个材料,防止颗粒和杂质。一旦形成,极化堆栈使用等离子体蚀刻形成个人记忆细胞,和封装保护暴露的相变材料。
可伸缩性是驾驶极化成本路线图的关键。二维扩展已经被用于减少临界尺寸20 nm半个球场,与15-16nm设计规则。3 d缩放极化更为乐观:初始设计使用双层栈,但技术路线图显示堆栈4或8层是可能的。
ReRAM高密度应用目标
ReRAM技术有几种形式。有些ReRAMs嵌入在一个金属丝在一个离子桥。其他人则形成氧空位在基材产生。位存储在电阻材料,通常金属氧化物;编程是通过应用电流的电阻材料;和阅读是通过感应不同程度的耐药性。ReRAM的另一个方面是广泛的材料可以用于这项技术。
迄今为止,ReRAM展出耐力限制和工作仍需要确定材料的失效机制和制造技术可以改进,以确保可靠性。假设这些挑战是解决,ReRAM承诺带来高密度和低成本存储应用程序。
今天的主流memories-DRAM, Flash和SRAM-took几十年的成熟和继续发展。然而,他们越来越难以规模特别是在性能方面,权力和成本。同时,计算继续扩张,和许多想象一个世界,数百亿的低成本计算机嵌入到各种工业和消费产品,创建物联网和引发爆炸的数据需要存储在公共和私有云数据中心。MRAM等新兴的记忆、极化和ReRAM候选人补充和,在某些情况下,替换当今主流technologies-promising更高的性能,降低电力和降低成本。
新兴的内存技术将利用新材料和新结构,使用精确的薄膜沉积,形成测量腐蚀/删除和encapsulation-in原始条件。在制造这些下一代记忆,甚至几个原子的变化有很大影响。应用材料公司致力于使客户与新材料工程解决方案,和我和我的同事们计划在未来几周和几个月和你分享更多。
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