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英特尔和美光明年量产新一代非易失性存储器

时间:2015-08-10 17:48:06 来源:行业中国 阅读量:87

英特尔和美光科技于2015年7月28日发布了"3DXPoint技术",英特尔称其为"自1989年NAND闪存问世以来,内存技术时隔25年多取得的新突破"。两家公司还利用该技术开发出了NAND闪存中比较普遍的容量为128GB的 芯片 。

设想应用于需要快速处理大量数据的领域。例如采用8K超高精细影像的游戏、面部识别及语音识别等图案匹配、基因分析等。

两家公司将于2015年底向特定客户供应样品,2016年正式开始 销售 。 访问时间与DRAM相当 简单地概括其特点,可以说3DXPoint是访问时间与DRAM相当的高密度存储技术。

不过,该技术也有局限性,包括可擦写次数不足以取代DRAM、取代NAND闪存的成本较高等。 英特尔等公布了以下三项性能:(1)访问时间为数十ns,只有NAND闪存的1/1000,(2)可擦写次数为数千万(接近108)次,是NAND闪存的1000倍,(3)内存单元的密度是DRAM的10倍。

虽然访问时间与DRAM相当,但单元密度与NAND闪存处于同等水平。不过,可擦写次数与DRAM相比还有很大差距。

虽然大幅高于NAND闪存,但用于需要擦写1014~1015次的主存储器还远远不够。 英特尔副总裁、非易失存储器解决方案事业部总经理RobCrooke表示,"成本将介于(每GB成本在几十~一百日元的)DRAM与(每GB成本为几日元的)NAND之间"。

不过从目前来看,其价格可能接近DRAM。因为美光首席执行官MarkDurcan说,"NAND闪存的成本非常低,新技术不会对其构成威胁"。

结构与相变存储器专利相似 英特尔等对3DXPoint做了如下介绍:(1)是基于2层以上交叉点结构的电阻变化型非易失性存储器,(2)材料以化合物为基础,(3)名为"选择器(Selector)"的取代 晶体管 的 开关 技术是一大关键,(4)两家公司都从10多年以前就开始研究,从2012年开始合作开发(图1(a))。 图1:可能采用相变存储器技术 3DXPoint的结构(a)和美光于2015年3月公布的基于交叉点结构的相变存储器专利(US20150074326)中的元件结构(b)。

除有无中间电极等之外,结构基本一致。(图:(a)由英特尔提供,(b)中的红字和红框是本站记者添加的)(点击放大) 但是,英特尔和美光并未公布具体采用了哪种非易失性存储器技术。

NAND闪存以外的非易失性存储器都属于电阻变化型。因此,各新闻媒体有着各种不同的揣测。

目前,日经技术在线预测最有可能的是相变存储器(PCM或PCRAM)。PCM的原理是,材料受热量影响在非晶态和晶体态之间切换,电阻值会随之发生变化。

这也是英特尔和美光都拥有悠久开发历史的技术。 尤其是美光于2015年3月公开的PCM专利,其结构与3DXPoint相似(图1(b))。

这项专利中的选择器采用的技术是,利用与相变存储器材料基本相同的材料实现了电流 开关 功能。 PCM在访问时间、可擦写次数及单元密度等性能方面也与3DXPoint基本一致(表1)。

部分媒体认为,虽然ReRAM被看好,但ReRAM的瓶颈在于可擦写次数较少。还有媒体推测3DXPoint与名为CeRAM*的PCM技术接近。

但是,CeRAM还处于开发初期,并且使用不能称作化合物的氧化镍(NiO)。 表1:3DXpoint与新一代非易失性存储器技术群进行比较 *CeRAM:correlatedelectronRAM。

将氧化镍(NiO)作为相变材料的非易失性存储技术。利用"量子相变"性质,即材料的能带结构在金属与 半导体 之间切换的性质。

思美公司(Symetrix)是目前该技术的主要开发者。 而由PCM发展而来、提高了数据读取时的吞吐量等的TRAM*也有2MB的试制品,3DXPoint也有可能采用这项技术。

*TRAM:topologicalswitchingRAM。日本产业技术综合研究所和日本超低电压 元器件 技术研究联盟(LEAP)开发的非易失性存储器技术。

通过优化PCM的晶体结构、缩短相变时的原子移动距离等,将数据读取写入时的吞吐量提高到了PCM的3倍。

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