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Crossbar ReRAM:重新思考简单

阻变式随机访问存储器(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(图一)。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。

图一.Crossbar的阻变式转换介质的工作机理是,当电压作用于两个电极之间时,基于硅的转换材料中会形成导电细丝。
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。

Crossbar的技术将提供快1000倍的写性能,1/20的功耗,1000倍的耐久性,以及只有现有芯片的一半面积大小。

图二.Crossbar简单以及可演进性的存储单元架构使得新一代的3D ReRAM可以集成在任意标准的CMOS制造厂的后端工艺中。

Crossbar的ReRAM技术可以进行3D堆叠,从而在单个芯片上实现多个TB级的存储能力。它的简单性、可靠性、同CMOS的兼容性使得即便在最先进的工艺制程上,逻辑电路和存储器可以集成在的同一颗单芯片内(图二)。

Crossbar的内嵌选通器专利技术使得只需要一个晶体管就可以驱动一个或数千个存储单元,从而可以灵活配置不同的存储阵列。这项技术使得Crossbar的存储单元具备可以组成超密集的、可以堆叠的3D交叉结构存储阵列,以及可演进至10nm以下工艺制程的能力,从而为在单个芯片上实现TB级的存储能力铺平了道路。

这个方法同样是与CMOS兼容的。设计者可以把逻辑电路、控制器和微处理器放在同一个芯片内与存储器相邻的位置上,从而简化封装工序并提升性能。ReRAM的简单架构、与CMOS工艺的兼容性使得任意CMOS和逻辑芯片晶圆厂,通过授权Crossbar ReRAM技术,为SoC或独立存储器芯片设计,从而进入ReRAM业务。

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