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看RRAM如何“智斗”NAND flash和DRAM

2017/09/19
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你如果问当前内存市场是谁的天下?那么答案一定是 DRAM、NAND flash、NOR flash,三者牢牢控制着内存市场,当前都处于供不应求的状态。不过,在内存天下三分的大背景下,新一代存储技术 3D X-point、MRAM、RRAM 等开始发出声音, RRAM 非易失性闪存技术是其中进展较快的一个。到目前为止,RRAM 的发展进程已经超越了英特尔的 3D X-point 技术, Crossbar 公司市场和业务拓展副总裁 Sylvain Dubois 在 2017 中芯国际技术研讨会上接受与非网的采访时说:“Crossbar 已经有产品在中芯国际的 40nm 工艺制程平台试产”。

立足现在 着眼未来

每一个技术的更新换代都不是一朝一夕的事情,需要经历漫长的技术、工艺、市场的迭代,内存也不例外。保守估计,NAND flash 还将继续统治内存市场 3-5 年。以各厂商的技术进展来看,三星在 2016 年的进度最快,成功实现量产 3D NAND flash,2016 年年底出货占比已达 35%,最先进的 64 层芯片也已经在 2017 年第 1 季放量投片。根据研究机构最新消息,3D NAND flash 已经涨价 150%,且缺货时间要到 2017 年年底。3D NAND flash 的市场“饥饿”是一把双刃剑,随着堆叠的层数不断增加,产品良率和产能受到了极大的挑战,这被认为是决定 NAND flash 统治时间长短的关键因素。下一代存储技术需要利用这个时间不断完善自己的技术做好接班的准备。不过,对于 Crossbar 这样的初创企业,还有一个问题同样需要慎重考虑,那就是如何生存下去?Dubois 表示:“Crossbar 的 RRAM  IP 产品可以实现存储单元或存储阵列,可以嵌入到 SOC、MCU 中。”

Crossbar 在 2017 中芯国际技术研讨会上展示的 RRAM 样品

只有产品还远远不够,还要能够融入到现今市场。“产品研发的过程中,Crossbar 基于现有的工艺、现有的技术和现有的设备来开发 RRAM 技术,保证了产品设计出来之后可以快速投入市场。RRAM 内存产品有其自身的优势, RRAM 技术在写入速度上比 NAND 产品快 1000 倍,而产品功耗只是闪存产品的二十分之一,另外产品寿命也达到了闪存产品的 1000 倍以上。现阶段,Crossbar 的 RRAM 产品能够在 NAND flash 和 DRAM 的衔接市场内拿到一部分订单。” Dubois 在采访中提到。

三星 NAND flash 通过 3D 垂直 Vertical 技术不断扩充内存产品的容量,但业界普遍认为 10nm 工艺制程是 NAND flash 的工艺制程尽头。由于技术和材料的局限性,NAND flash 在 10nm 以下的先进工艺制程里难以继续缩小,这被认为是下一代存储技术的机会。Dubois 认为:“RRAM 采用导电细丝制作而成,在 10nm 以下的工艺制程里面可以继续堆叠缩小,实现 7nm 或者更先进的 5nm 等工艺制程上的量产。”

Crossbar 公司市场和业务拓展副总裁 Sylvain Dubois

看中物联网市场 抢攻 40nm

为什么会选择中芯国际?又为什么会选择 40nm 工艺制程呢?Dubois 给出了这样的解释:“中芯国际 40nm 平台是目前最适合 Crossbar 的平台。首先,就 Crossbar 当前的产品技术而言,40nm 是最贴合的工艺制程,在能耗、成本和出货量上非常有优势。其次,选择 40nm 工艺另一个出发点是考虑到 IOT 的市场现状,当前的 IOT 芯片产品还处于 95nm 或者 75nm 工艺水平,即将进入 40nm 工艺制程,Crossbar 抢先在这个工艺节点量产产品,对进入 IOT 市场做了充足的准备。”除了 IOT 市场,人工智能也是 RRAM 未来的主要市场,尤其是深度学习领域,该领域需要大量计算来实现,要有强劲功能的存储器做支撑。以 IBM 的 Watson(沃森)认知系统为例,其中最为重要的就是通过神经网络、深度学习等多种技术让机器尽量像人类一样去理解非结构化数据,而若要实现这一切,首先需要拥有海量的数据来帮助机器判断,毕竟在机器的世界中只有简单的 0 和 1,而若想实现最终的“智能”目标还需要一个从量变引发质变的过程,这对数据存储技术有了新的要求。

当然,40nm 工艺制程只是一个起点,Crossbar 希望尽快走进更加先进的工艺制程领域。Dubois 向与非网记者透露:“28nm 以下的工艺制程被手机等消费电子芯片占领,Crossbar 在 2X(20-30nm 制程)和 1X(10-20nm 制程)上也有产品在开发过程中,未来寻求在更多的应用领域推广 RRAM 技术。”

Crossbar logo

 

和中国存储一起超车

中国的存储器厂商起步比较晚,目前为止,国内三大存储器厂商(合肥长鑫、长江存储、福建晋华)都还没有产品实现量产,想要想赶超三星、东芝、美光等国际存储行业巨头,需要在存储技术上弯道超车。Crossbar 正是看中了国内存储市场这一特点,选择在 2016 年 3 月 22 日进入中国市场。“Crossbar 能够帮助中国存储市场实现存储技术越级,目前正在和国内存储器厂商进行合作洽谈,寻求技术和产品领域的合作。”

关于超越,RRAM 作为新一代闪存技术,也需要完成对 NAND flash 等内存产品的超越。“我们刚开始不会选择和 NAND 等内存产品在容量上进行比拼,我们只是寻求去填补 NAND flash 和 DRAM 之间的空白。当工艺制程逐渐缩小到 10+nm 的时候,将会实现容量上的超越。”Dubois 最后说。

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与非网副主编,网名:吴生,电子信息工程专业出身。在知识理论的探寻之路深耕躬行,力求用客观公正的数据给出产品、技术和产业最精准的描述。