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中芯与“存储领域的ARM”合作出样40nm ReRAM芯片

来源于:52RD.com 2017年1月17日 电子工程专辑  http://www.52rd.com/S_TXT/2017_1/TXT92618.HTM

  

  近日,Crossbar公司宣布与中芯国际合作的结晶终于诞生,中芯国际正式出样40nm工艺的ReRAM芯片。

  以紫光为代表的中国公司正在斥资数百亿美元投入NAND、DRAM等等存储芯片市场,2018年将推出国产3D NAND闪存,意图实现国家要求的芯片自给率要求。不过在NAND领域,中国公司研发、生产已经晚了20多年,更大的希望还是在在新一代存储技术上。

  可以取代NAND的存储技术

  目前在下一代存储芯片的研发当中,除了Intel、美光研发的3D XPoint芯片外,还有ReRAM芯片(非易失性阻变式存储器)。2016年3月,Crossbar公司宣布与中芯国际达成合作,发力中国市场。其中,中芯国际将采用自家的40nm CMOS试产ReRAM芯片。近日,两者合作的结晶终于诞生,中芯国际正式出样40nm工艺的ReRAM芯片。

  据介绍,这种芯片比NAND芯片性能更强,密度比DRAM内存高40倍,读取速度快100倍,写入速度快1000倍,耐久度高1000倍,单芯片(200mm2左右)即可实现TB级存储,还具备结构简单、易于制造等优点。 另外,按计划更先进的28nm工艺ReRAM芯片也将在2017年上半年问世。

  Crossbar背景

  说到ReRAM,不得不提一下这家Crossbar,该公司成立于2010年,其核心技术首先由中国出生的卢伟(Dr. Wei D. Lu)博士研发,他也是Crossbar的首席科学家和联合创始人。卢博士拥有中国清华大学物理学士学位,以及德克萨斯州莱斯大学物理学博士学位。卢博士在ReRAM领域积累了十二年的研究经验,他先作为哈佛大学的博士后研究员,然后被任命为密歇根大学教授从事这项研究。他是纳米结构和设备行业的领先专家,包括基于双端电阻开关设备的高密度内存和逻辑系统、神经元电路、半导体纳米线设备和低维系统中的电子输运。

  2016年这家公司获得了8000万美元的风投,其中包括来自中国风险投资公司Northern Light Venture Capital的支持,他们正在尝试IP授权的商业模式。而Crossbar去年3月份也宣布进军中国市场,他们的合作伙伴就是SMIC中芯国际,将基于后者的40nm CMOS试产ReRAM芯片。该公司副总裁Sylvain Dubois对EE Times表示,2016年内中芯国际已经开始给客户出样40nm工艺的ReRAM芯片,实现了该公司之前2016年内推出ReRAM的承诺。

  至于更先进的28nm工艺版ReRAM芯片,Sylvain Dubois拒绝表态是积继续交给中芯国际生产,还是交给其他代工厂。

  “我们想成为存储领域的ARM”

  Crossbar只是许多家开发非易失性存储器技术的公司之一,这项技术被认为可以取代现有闪存,并在工艺上支持28nm甚至更高。在相变存储器研发宣告失败后,ReRAM一直被市场所看好,不过在各种ReRAM技术层出不穷后,其深层次的物理原理和失效模式逐渐被人淡忘。一些人甚至表示磁性RAM(Magnetic RAM)可能是非易失性存储器28nm节点上的赢家。(参考阅读:IEDM:28nm嵌入式MRAM即将问世)

  非易失性存储器战场的另一家技术大牛是Nantero公司,他们的技术基于碳纳米层矩阵。其已经将技术授权给无晶圆厂芯片公司富士通(Fujitsu)半导体,并且交给代工厂Mie Fujitsu半导体用55nm和40nm工艺跟进。

  “一些应用需要16Mbit以上,有些不需要。我们正在处理更大的宏,但是我们也让客户开发ReRAM宏,”Dubois表示。

   与闪存的毫秒级延迟相比,ReRAM已经表现出优于闪存的显著优点,包括20纳秒的读取延迟和12纳秒的写入延迟,Dubois说,“我们没有块擦除,所以一个字节也可以重写”。至于耐久力,Dubois说Crossbar保证100k个读写周期。 “对于这些应用,100k是目标,尽管我们正在推动更高的耐久力。”Dubois说。

  Crossbar正在推行双轨业务战略,既有用于嵌入式非易失性存储器的ReRAM,也有用作高容量独立存储器的技术开发。在2016年闪存峰会和2017年的消费电子展上,Crossbar已经展示了使用选择元件进行交叉点阵列的能力,这让嵌入式NVM的成熟度提前了一年。

  Crossbar还称其能够进行密集交叉点存储器阵列的3D堆叠,这些存储器阵列能够支持到10nm以下工艺,并且每单元能存储多个bit,未来将允许在单个管芯上集成高容量的非易失性存储器。

  以前,Crossbar表示将在自己的品牌下开发独立的内存,以代替代码存储中的NOR和数据存储中的NAND。 “进入这个市场必须通过强大的战略联盟,” Dubois说,“我们想成为存储领域的ARM。”

  Dubois说,Crossbar的客户都没有在商业生产中使用带有嵌入式ReRAM的IC,但现在他们有来自中芯国际的样品,相信这一天很快就要到来了。 “现在是公司和市场的关键阶段,我们必须证明(这些样品的)可靠性。”

 

相关阅读:阻变式存储器ReRAM测试平台---RRAM测试仪

 


 

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