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ReRAM卡位车用内存市场

时间:2018-09-16 作者:Gary Hilson 阅读:
看好汽车市场为越来越多的新兴内存带来潜在商机,业界内存供应商正积极升级其内存性能,以符合汽车等更高可靠性应用...

看好汽车领域为铁电随机存取内存(FRAM)、磁阻式RAM (MRAM)与电阻式RAM (ReRAM)等越来越多的新兴内存带来潜在商机,业界内存供应商莫不使出浑身解数,期望确保其内存产品性能符合可靠度要求更高的汽车市场。

美国一家非挥发性内存(NVM)供应商Adesto Technologies最近发布研究报告,展现其ReRAM内存适于汽车等高可靠性应用的潜力。主导这项研究的Adesto研究员Dr. John Jameson在本月初于欧洲举行的第48届欧洲固态电子组件会议暨欧洲固态电路研究会议(ESSCIRC-ESSDERC)上分享其研发成果。他指出,ReRAM由于采用简单的内存单元结构与材料,只需多增加一层光罩,就能够整合于现有的制造流程,因而有望成为一种广泛使用且低成本的简单嵌入式非挥发性内存(eNVM)。

虽然Adesto是最早将商用ReRAM内存推向市场的公司之一,而且在与传统嵌入式闪存(flash)技术相较时,该公司商标的CBRAM技术耗电量更低、所需的处理步骤更少,并能以更低电压操作,但是,ReRAM仍面对着整合和可靠性的挑战。Adesto的研究人员在最新发布的论文中声称能够解决这些问题。

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根据Adesto的研究指出,ReRAM可望成为一种广泛使用且低成本的简单嵌入式非挥发性内存(eNVM),因为它采用简单的单元结构与材料,只需多一层光罩,就能整合于现有的制造流程。

《迈向车用级嵌入式ReRAM》(Towards Automotive Grade Embedded ReRAM)一文由Jameson和十几位研究人员共同撰写,即将发布于IEEE Xplore网站上。该论文中描述了一种改善的次量子导电桥接RAM (conductive bridging RAM;CBRAM)单元,具有强大的可靠性,使其足以针对汽车应用;文中并讨论到在新电池堆栈中观察到的主要类型和错误。研究人员们还谈到为了预测耐久性和储存寿命而开发的可靠性模型。

研究人员指出,ReRAM一直被认为是适于MCU和SoC的嵌入式闪存(eFlash)之替代方案,因为它使用简单的单元结构和材料,只需要额外增加一层光罩,即可整合至现有的逻辑后段工艺(BEOL),以及微幅调整其前段工艺(FEOL)。相形之下,现有的eFlash则需要10个或更多层光罩,还必须协调FEOL/BEOL整合方案以因应较高的热预算。

Adesto首席技术官Gideon Intrater表示,在汽车等嵌入式应用中使用ReRAM的另一个好理由是,eFlash现正开始遭遇可微缩程度的限制。在接受《EE Times》的电话采访时,他表示CBRAM则还有很大的微缩空间。“最大的问题是:该技术能否以高标准为汽车产业执行?这就是本文试图展现的目标——我们实际上可以为汽车产业建构具有最佳质量要求的产品。”

根据该论文的可靠性模型预测,该技术以1 ppm的平均组件失效率达到104直接写入周期后,在150°C下的储存寿命可达到20年以上。Intrater并未预测CBRAM多久才能取代汽车应用中的eFlash,他认为这必须先经过商用化阶段后才能实现。

该研究论文并估计,“相较于采用55nm的现有商用级eNVM,使用55nm的车用级CBRAM宏可让每芯片节省5%-20%的成本,达到相对的宏尺寸、更多的光罩与工艺步骤,以及逻辑与内存的相对面积比。”

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GlobalFoundries的磁穿隧接面(MTJ)堆栈和整合,已针对400°C、60分钟post-MTJ图案化热预算进行了优化,并兼容于CMOS BEOL工艺,使其适用于汽车SoC。

Object Analysis首席分析师Jim Handy表示,一个反复出现的主题是制造新兴内存技术的公司通常认为由于拥有技术优势,就能让人们愿意为此掏出更多钱来,而且,由于其制造成本更高,因而必须以更高的价格出售。

“然而,最终并没有那么多的应用能够容纳所有以更高价格获取更高性能的要求。”他认为现在要谈ReRAM是否适于此类应用还为时过早。“目前有两件事更能发挥作用。一是它在大量制造时的价格能降到多便宜,另一个是它现在的量有多大。”

但是Handy表示,MRAM和ReRAM之间存在着某种竞争——竞相在SoC中取代闪存——通常是NOR flash,因为NOR flash经试验与测试,但仍将达到限制。他说,Adesto当然希望市场得以发展,但这又反过来会导致价格降低,并进一步开启新市场,让价格更进一步下滑。“它将会形成一种方式是,嵌入式内存将成为试验场,并因其中一项新技术崛起而导致价格和成本开始降低。”

Adesto并不是唯一一家希望扩大ReRAM应用的公司。但由于其CBRAM具有抗辐射特性而适于医疗应用,而且还有助于解决物联网(IoT)设备的电源挑战,以色列Weebit Nano最近生产的首款封装单元中,即包含了基于其氧化硅电阻RAM (SiOx ReRAM)技术的内存数组。该公司表示,这有助于将其内存技术交付给合作伙伴,同时也是产品化和商业化工作的重要一步。第一批内存芯片将交付给多所大学,协助其进行在神经形态运算中使用ReRAM技术的研究。

同时,Everspin Technologies和GlobalFoundries去年也展示了嵌入式MRAM可以经由260°C回流焊实现超过10年的数据保留,以及在125°C时的读/写耐用性,使其适用于通用MCU和汽车SOC。

编译:Susan Hong

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