高管洞察:Charlie Cheng

， CEOKilopass技术《半导体工程》(Semiconductor Engineering)与我们一起探讨了DRAM的局限性，如何克服这些限制，以及谁有可能做到这一点。以下是那次讨论的节选。

SE:最主要的细分市场是什么内存角度来看吗?

程:排名第一的仍然是移动领域，这很有趣，因为15年前还没有移动领域。今天它是最大的，但市场已经见顶。

SE:你如何定义移动设备?是电话，还是汽车或机器人?

程:我们通常认为移动是LP-DDR。而且由于市场对形状因素的要求，你只能在移动设备上安装有限数量的芯片。

SE:那之后呢?

程:数据中心。问题在于它是计算吞吐量密集型的。动态随机存取记忆体刷新不是很好。刷新时，存储处于繁忙状态，这意味着DRAM不能用于其他任何东西。最重要的是，DRAM停留在20nm，它似乎无法像NAND和soc那样缩小尺寸。在20nm时，晶体管之间的隔离深度约为300nm。电容为1000nm。平板是另外300到400nm。所以金属1和金属2之间的整个电容结构是1500nm。

图1:巨大的DRAM电容器。

SE:还有什么?

程中国是一个巨大的市场，但这是一个完全不同的问题。中国正努力扩大半导体生产。他们的目标是20%的年复合增长率。目前，中国最成功的半导体制造商是中芯国际在美国，该行业的增长率约为12%。中国实现20%增长的唯一途径是销售大宗商品——x86处理器、DRAM、闪存和无源组件。你可以卖一大堆的。其中，DRAM是最有可能的。但要达到这样的增长速度，他们需要一个突破。

SE:那么DRAM的下一个突破将来自哪里?内部发展吗?

程突破通常来自初创公司。如果你看看移动、无线和闪存，那时候都是创业公司取得了突破。高通在CDMA诞生的时候已经10岁了，当时它正在为卡车司机制造CB无线电。这和他们用在手机上的协议是一样的。但如果你看看DRAM的产地，就会发现韩国没有创业文化。中国确实有一些创业文化，但市场仍然由国有企业主导——石油、天然气、电力、水务、化工和钢铁。他们正忙着把这些公司卖给私人公司。

SE:那么Kilopass在其中扮演什么角色呢?

程:在一个相对一般的互补金属氧化物半导体逻辑晶圆我们再添加三个植入物来创建两个互锁双极晶体管。0和1被保存在中间结点，这是双极被锁定的地方。所以是双相情感障碍的反馈回路保存了数据。在OTP(一次性可编程)业务有Sidense, memory, Microchip，以及来自台湾的令人印象深刻的OTP供应商。几乎所有内存领域的创业公司都想做一种新材料——薄膜、磁性、碳纳米管、电阻性、相变。

SE:你以前没有考虑过这个问题吗?

程:是的，2012年我们曾试图在日本收购一家晶圆厂。但没有成功。但在那年的12月，我们决定带着新的记忆继续前进。我们的标准是，它不能使用新材料，它必须是垂直的，因为如果是水平的，我们将与其他存储器公司竞争，而且它必须是垂直方向的复杂和复合。我们的想法是，我们可以在垂直的条上挤尽可能多的东西。

SE:垂直和水平的理性是什么?

程:的足迹静态存储器是6个晶体管，但实际上是2.5个。代工厂会给你一组规则，但是他们会对自己的SRAM使用更严格的规则。因此，为了与SRAM竞争，我们必须将所有想要的东西压缩到一个晶体管大小。这是不可能的。它必须是垂直的，并且必须使用现有的材料。

SE:这是利用现有的制造工艺吗?

程:是的，这就是我们提出晶闸管的原因。用于浪涌保护和闭锁的晶闸管是这个的物理部分。一旦它打开，它就有一个指数电流曲线。它真的很快。但不需要很长时间就能降到低电流，这正是DRAM所需要的。由于反馈回路的存在，锁定钻头所需的能量也非常低。此外，整个晶体管在高温下变得更有效率，所以它不需要太多的能量来锁定内存。所以我们有一个中性的温度曲线。

SE:你认为需求在哪里?是经典的DRAM市场吗?

程:是的，数据中心。在85°C(185°F)时，DRAM的曲线是平坦的。因为在台上的状态有一个指数曲线，开态和离态之间有10^8的距离。它很容易分分合合。磁性RAM的分离度小于500。

图2:使用垂直层晶闸管可以切割什么。

SE:那动力呢?

程在移动电话中，使用这种方法可以节省电力。但是在数据中心，你可以节省更多的电力。

SE:在数据中心，这是预算中的一个项目，对吗?

程:是的，它实际上是最大的行项目。人们废弃服务器不是基于它已经使用了多长时间，或者下一个CPU的速度有多快，而是基于它们节省了多少电力。

SE:那么记忆在多大程度上是能量和逻辑的函数呢?

程: DRAM约占总量的四分之一。

SE:如果你不需要经常刷新数据，你能节省多少钱?

程:约8%至10%。但是在400瓦的情况下，这是32瓦的电力和32瓦的冷却，也就是64瓦的电力，而在源头是128瓦，因为从电力进入数据中心到服务器的传输效率大约是50%。因此，如果每台服务器节省100瓦，那么回收期不到3个月。如果系统公司推出一款节省了这些成本的新服务器，那将是一笔巨大的节省。内存还为您提供了20%的带宽。如果缓存很忙，因为DRAM的延迟太长，CPU就会变慢。但它是闲置的，不做功。这种力量完全被浪费了。

你的牢房有多大?

程: DRAM为6F²。我们得到4.5F²。最重要的是，DRAM中的电容器之所以如此之大，是因为它不能完全安装在晶体管上。这就是为什么他们很难缩小到20nm以下。晶体管可以缩放，但上面的电容器不会变小。你只是引入了更多的泄漏。因此DRAM有一个路线图问题。电容还使用电荷共享，所以你能放电的电容量限制了字线的长度和位线的深度。你给字线充电电流密度要低到不会被2000个1微安比特炸飞。它必须能在5纳秒内登记为0或1。它是一个200mhz的宏，所以速度不是很快。 But the difference is that with 700 kilobits we can pass so much peripheral logic and still be more efficient.

SE:所以这是你如何打包数据的问题?

程:是的。且晶圆工序较少。另一个好处是您不必授权DRAM，因为您可以从IBM获得DRAM。但是要获得DRAM电容器，您必须从三大DRAM供应商之一获得许可。没有人这样做。垂直分层晶闸管可以让中国在DRAM市场上拥有开放的市场。但实际上，中国可能会从32纳米开始。他们追不上的。

SE:对安全性有影响吗?

程:这是一种动态记忆。作为一个临时存储器，它将是安全的，因为数据存储在几层下面，而不是在表面上。不过，人们并不担心DRAM的安全性。真正让人担心的是L2缓存。这是一致性的最后一点。CPU中最新的数据实际上是在L2缓存中。

SE:那么现在你要怎么做呢?

程第一个市场将是个人电脑和服务器。第二个领域将包括移动领域。我们将不得不合作实现这一目标，因为没有哪个大公司使用标准内存。嵌入将是困难的。机器人和工业是新的嵌入式技术。但在旧的嵌入式世界中，这些将运行很长时间。

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