Intel、SanDisk等爭相揭密下一代存儲器

2008-02-12 16:16:36   作者：   來源：電子工程世界 向農 編譯

關鍵字：量產 閃存 開發 相變 替代 晶體管

　　更多的存儲器供應商正蹬離起跑器出發，下一代存儲器的競賽正在持續。但問題依然存在，這些發明將來會成為主流嗎？在ISSCC（International Solid-State Circuits Conference，國際晶體管電路討論會）2008上，Intel公司和意法半導體在存儲器方面取得了里程碑式的進展，他們之前發布的相變存儲(phase change memory，PCM) 生產線已開始生產樣品。外界猜測這個采用90nm工藝、容量為128Mb的產品上市會是在2009年晚些時候，比原先預計的稍晚了些。

　　最近飛思卡爾,、NEC等宣布了與PCM競爭的MRAM產品，而德州儀器等則聲稱正在生產另一種名為FRAM 的競爭性產品，其他供應商則正在努力達到現有技術的極限。在ISSCC上，SanDisk公司宣稱在3、4月時，世界上第一條商用的每個單元可存儲3位數據（three-bit-per-cell）的NAND閃存將會實現量產，這項技術是和其合作伙伴東芝公司共同開發的。

　　SanDisk 還介紹了一種采用43nm制程的多層單元(multi-level，MLC) NAND 閃存，這項技術同樣是與東芝公司合作開發的。
人們預測像FRAM、MRAM、 PCM及其他的下一代存儲器將會取代現有的DRAM及閃存技術，這是因為浮柵技術將會達到其物理極限，所以現有的存儲器技術會撞到墻。

　　意法半導體存儲器事業部研發總監Giulio Casagrande說，現今的閃存最少可以達到 22-nm工藝節點，DRAM可以終結得甚至更快些。但在多年的研發之后，由于制造難題、成本以及缺乏應用等問題，下一代存儲器技術還在為能夠蹬離起跑器而奮爭。

　　有些公司已經在這些技術上耕耘多年了，如Intel公司從2000年以來就一直與Ovonyx公司合作研發相變非揮發性存儲（ovonic unified memory，OUM，或稱作PCM），那時Intel是在賭博。意法半導體在2001年加入了與Ovonyx的合作。Intel和意法半導體在2007年發布了新產品后，現在終于出貨了。這項代號為Alverstone的產品是Intel的第一個相變內存產品。

　　在非正式的說法里，這個90nm的128Mb產品被宣傳為NOR閃存的替代品。Intel公司的技術經理 Cliff Smith稱該產品與傳統的閃存相比，能以更低的功耗提供更快的讀寫速度。

　　這些非易失性的內存技術基于一種硫化物在電脈沖的感應下的相位轉換，很難實現穩定的量產，相變材料以晶態和非晶態來代表“0”和“1”。

　　“Alverstone”和未來的產品將會成為Numonyx公司的重要業務，這家半導體公司是Intel、意法半導體和私募基金公司Francisco Partners在2007年5月簽署的協議，有望于2008年第一季度建成。

　　一些供應商則在推動其他競爭性的技術，如日本的NEC公司最近宣布研制成了世界上最快的MRAM，頻率可達到250MHz，容量為1Mb，可以替代SRAM。每個存儲單元由兩個晶體管、一個磁隧道結組成，加之一個新電路設計，使其運行速率可以達到250MHz。NEC電子公司的資深副總裁Masao Fukuma說MRAM現在還處于研發階段，最終其將針對有選擇的市場，“嵌入式內存是我們的第一個目標”。

　　其他供應商正在拓展現有的技術，預計在未來幾年傳統技術還將占據主流市場。SanDisk在ISSCC發布了和東芝共同研發的每個單元存儲3位數據的NAND閃存，這個被稱作X3技術的第一款產品為16Gb、56nm工藝，X3具有更好的制造效率和更低的核心（Die）的成本。

　　SanDisk和東芝還聯合提交了一個有關43nm、16Gb的NAND閃存技術的論文，與56nm工藝相比，該技術可以使每個芯片上的密度增加1倍，同時降低Die的成本。SanDisk有意在2008年的第二季度出貨，首先是16Gb的產品，接下來32Gb產品將在2008年下半年登場。

　　背景資料：下一代納米非揮發性存儲器研究
　　中國科學院微電子研究所 劉明

　　隨著集成電路的技術節點不斷向前推進，目前國際上非揮發性存儲技術研究的走勢主要是兩個大方向：一是盡可能將目前的主流Flash技術向更高技術代（45nm甚至32nm）推進，納米晶存儲解決方案就是其代表，另一個研究趨勢就是在Flash技術達到其物理極限而無法繼續推進后，采用完全不同的新技術和新的存儲原理，以相變存儲（PCM：Phase Change Memory）技術和電阻轉變存儲(RRAM：Resistive RAM)技術為代表。

　　電阻轉變存儲技術（Resistive Switching）是以材料的電阻在外加電場作用下可在高阻態和低阻態之間實現可逆轉換為基礎的。目前已知的在電場下具有電阻可逆轉換特性的材料有：（1）二元金屬氧化物，（2）多元金屬氧化物，（3）有機聚合物。RRAM具有在32nm節點及以下取代現有主流Flash存儲器的潛力，因而成為目前新型存儲器器件的一個重要研究方向。這主要是由于一些電阻轉變材料在性能上所具有的突出優點：作為工作內存，其速度可與SRAM匹敵；作為存儲內存，能夠實現與NAND型閃存相抗衡的成本；與PCM類似，具有極強的工藝技術代可拓展性和兼容性；非常適合嵌入式應用。