看好汽車領(lǐng)域為鐵電隨機存取內(nèi)存(FRAM)、磁阻式RAM (MRAM)與電阻式RAM (ReRAM)等越來越多的新興內(nèi)存帶來潛在商機，業(yè)界內(nèi)存供應(yīng)商莫不使出渾身解數(shù)，期望確保其內(nèi)存產(chǎn)品性能符合可靠度要求更高的汽車市場。
美國一家非揮發(fā)性內(nèi)存(NVM)供應(yīng)商Adesto Technologies最近發(fā)布研究報告，展現(xiàn)其ReRAM內(nèi)存適于汽車等高可靠性應(yīng)用的潛力。主導(dǎo)這項研究的Adesto研究員Dr. John Jameson在本月初于歐洲舉行的第48屆歐洲固態(tài)電子組件會議暨歐洲固態(tài)電路研究會議(ESSCIRC-ESSDERC)上分享其研發(fā)成果。他指出，ReRAM由于采用簡單的內(nèi)存單元結(jié)構(gòu)與材料，只需多增加一層光罩，就能夠整合于現(xiàn)有的制造流程，因而有望成為一種廣泛使用且低成本的簡單嵌入式非揮發(fā)性內(nèi)存(eNVM)。
雖然Adesto是最早將商用ReRAM內(nèi)存推向市場的公司之一，而且在與傳統(tǒng)嵌入式閃存(flash)技術(shù)相較時，該公司商標的CBRAM技術(shù)耗電量更低、所需的處理步驟更少，并能以更低電壓操作，但是，ReRAM仍面對著整合和可靠性的挑戰(zhàn)。Adesto的研究人員在最新發(fā)布的論文中聲稱能夠解決這些問題。
根據(jù)Adesto的研究指出，ReRAM可望成為一種廣泛使用且低成本的簡單嵌入式非揮發(fā)性內(nèi)存(eNVM)，因為它采用簡單的單元結(jié)構(gòu)與材料，只需多一層光罩，就能整合于現(xiàn)有的制造流程。
《邁向車用級嵌入式ReRAM》(Towards Automotive Grade Embedded ReRAM)一文由Jameson和十幾位研究人員共同撰寫，即將發(fā)布于IEEE Xplore網(wǎng)站上。該論文中描述了一種改善的次量子導(dǎo)電橋接RAM (conductive bridging RAM；CBRAM)單元，具有強大的可靠性，使其足以針對汽車應(yīng)用；文中并討論到在新電池堆棧中觀察到的主要類型和錯誤。研究人員們還談到為了預(yù)測耐久性和儲存壽命而開發(fā)的可靠性模型。
研究人員指出，ReRAM一直被認為是適于MCU和SoC的嵌入式閃存(eFlash)之替代方案，因為它使用簡單的單元結(jié)構(gòu)和材料，只需要額外增加一層光罩，即可整合至現(xiàn)有的邏輯后段工藝(BEOL)，以及微幅調(diào)整其前段工藝(FEOL)。相形之下，現(xiàn)有的eFlash則需要10個或更多層光罩，還必須協(xié)調(diào)FEOL/BEOL整合方案以因應(yīng)較高的熱預(yù)算。
Adesto首席技術(shù)官Gideon Intrater表示，在汽車等嵌入式應(yīng)用中使用ReRAM的另一個好理由是，eFlash現(xiàn)正開始遭遇可微縮程度的限制。在接受《EE Times》的電話采訪時，他表示CBRAM則還有很大的微縮空間?！白畲蟮膯栴}是：該技術(shù)能否以高標準為汽車產(chǎn)業(yè)執(zhí)行？這就是本文試圖展現(xiàn)的目標——我們實際上可以為汽車產(chǎn)業(yè)建構(gòu)具有最佳質(zhì)量要求的產(chǎn)品?！?/p>
根據(jù)該論文的可靠性模型預(yù)測，該技術(shù)以1 ppm的平均組件失效率達到104直接寫入周期后，在150°C下的儲存壽命可達到20年以上。Intrater并未預(yù)測CBRAM多久才能取代汽車應(yīng)用中的eFlash，他認為這必須先經(jīng)過商用化階段后才能實現(xiàn)。
該研究論文并估計，“相較于采用55nm的現(xiàn)有商用級eNVM，使用55nm的車用級CBRAM宏可讓每芯片節(jié)省5%-20%的成本，達到相對的宏尺寸、更多的光罩與工藝步驟，以及邏輯與內(nèi)存的相對面積比?！?/p>
GlobalFoundries的磁穿隧接面(MTJ)堆棧和整合，已針對400°C、60分鐘post-MTJ圖案化熱預(yù)算進行了優(yōu)化，并兼容于CMOS BEOL工藝，使其適用于汽車SoC。
Object Analysis首席分析師Jim Handy表示，一個反復(fù)出現(xiàn)的主題是制造新興內(nèi)存技術(shù)的公司通常認為由于擁有技術(shù)優(yōu)勢，就能讓人們愿意為此掏出更多錢來，而且，由于其制造成本更高，因而必須以更高的價格出售。
“然而，最終并沒有那么多的應(yīng)用能夠容納所有以更高價格獲取更高性能的要求?！彼J為現(xiàn)在要談ReRAM是否適于此類應(yīng)用還為時過早?！澳壳坝袃杉赂馨l(fā)揮作用。一是它在大量制造時的價格能降到多便宜，另一個是它現(xiàn)在的量有多大。”
但是Handy表示，MRAM和ReRAM之間存在著某種競爭——競相在SoC中取代閃存——通常是NOR flash，因為NOR flash經(jīng)試驗與測試，但仍將達到限制。他說，Adesto當然希望市場得以發(fā)展，但這又反過來會導(dǎo)致價格降低，并進一步開啟新市場，讓價格更進一步下滑?！八鼘纬梢环N方式是，嵌入式內(nèi)存將成為試驗場，并因其中一項新技術(shù)崛起而導(dǎo)致價格和成本開始降低?！?/p>
Adesto并不是唯一一家希望擴大ReRAM應(yīng)用的公司。但由于其CBRAM具有抗輻射特性而適于醫(yī)療應(yīng)用，而且還有助于解決物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備的電源挑戰(zhàn)，以色列Weebit Nano最近生產(chǎn)的首款封裝單元中，即包含了基于其氧化硅電阻RAM (SiOx ReRAM)技術(shù)的內(nèi)存數(shù)組。該公司表示，這有助于將其內(nèi)存技術(shù)交付給合作伙伴，同時也是產(chǎn)品化和商業(yè)化工作的重要一步。第一批內(nèi)存芯片將交付給多所大學(xué)，協(xié)助其進行在神經(jīng)形態(tài)運算中使用ReRAM技術(shù)的研究。
同時，Everspin Technologies和GlobalFoundries去年也展示了嵌入式MRAM可以經(jīng)由260°C回流焊實現(xiàn)超過10年的數(shù)據(jù)保留，以及在125°C時的讀/寫耐用性，使其適用于通用MCU和汽車SOC。