存储器的市场到底有多重要?人工智能芯片延续摩尔定律的秘密

李倩 发表于 2018-03-13 10:13:02 收藏 已收藏
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存储器的市场到底有多重要?人工智能芯片延续摩尔定律的秘密

李倩 发表于 2018-03-13 10:13:02
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2017年初,中国本土半导体制造龙头企业中芯国际(SMIC)正式出样采用40nm工艺的ReRAM(非易失性阻变式存储器)芯片,ReRAM存储技术的发明公司Crossbar如横空出世般出现在人们的视野中。事实上,在2016年3月 Crossbar进军中国市场时,就宣布了与SMIC在40nm工艺的合作,一年后的正式出样也足以向业界宣告ReRAM真的来了。

存储器的市场到底有多重要?纵观整个科技行业,存储未来成长空间依然很大,5G时代、物联网、人工智能,这些科技产品的发展都离不开存储。独立存储器占了950亿美元的市场,与逻辑电阻集成在一起、需要嵌入式存储器的逻辑电路则有着1350亿的市场规模。而中国市场,存储器的规模有200亿,成为各大存储厂家争相抢占的一个市场。

近期,《电子技术应用》记者采访了Crossbar战略营销和业务发展副总裁Sylvain Dubois,针对其ReRAM技术的最新发展动向进行了一些了解和讨论。

Crossbar战略营销和业务发展副总裁Sylvain Dubois

Sylvain Dubois指出,Crossbar的存储器技术不仅会进入950亿美元的独立存储器的市场,也会进入到拥有1350亿美元市场规模的逻辑电路里面。中国市场是Crossbar非常重要的市场。

Crossbar公司成立于2010年,总部位于美国加州圣克拉拉,是ReRAM技术的业界领导者,申请专利310项,160项已获批。Sylvain Dubois指出,ReRAM技术能够很好地填补DRAM与闪存SSD之间的延迟差距:“我们的战略是从填补这个差距来进入。我们拥有一个非常独特的技术就是金属导电细丝的可变电阻,就是阻性存储器技术。”

有向7nm等先进工艺节点演进的潜力

ReRAM三层架构

ReRAM是基于简单的上电极、阻性转换介质和下电极组成的三层架构。而阻性转换介质的工作机理是,当电压作用于两个电极之间时,会形成导电细丝。基于不同的转换材料和存储单元的组织形式,有不同的方法实现ReRAM。转换材料的不同,器件性能会有重大差异。

Crossbar的ReRAM技术使用了基于硅的转换材料作为形成金属导电细丝的宿主。当电压作用于两个电极之间时,就会形成纳米级导电细丝。因为阻变式转换的机理是基于电场的,Crossbar的ReRAM存储单元非常稳定,温度变化范围可以在-40C~125°C之间,100万次以上写次数,以及在85°C温度下数据可以保存10年。

Sylvain Dubois指出:“我们的导电细丝非常小,直径在5nm以下。在工艺节点的演进上,目前我们在40nm量产,因为它的技术的独特性,它可以一直微缩到7nm。ReRAM不像闪存,它可以一直向先进的工艺节点演进。而且可以垂直地进行3D的堆叠,从而为在单个芯片上实现TB级的存储能力铺平了道路。”

比Flash闪存更快的读写性能

Crossbar的ReRAM技术是基于一种简单的器件结构,使用与CMOS工艺兼容的材料和标准的CMOS工艺流程。它可以很容易地在现有的CMOS晶圆厂中被集成和制造。由于Crossbar ReRAM阵列是在低温的后段工艺制程中进行集成,多层Crossbar ReRAM阵列可以在CMOS逻辑晶圆上部进行集成,从而构建3D ReRAM存储芯片。

Sylvain Dubois解释到:“因为与CMOS的逻辑电路完全兼容,所以它的一个大优势就是可以集成到CMOS GPU里,可以在CMOS逻辑的代工厂