碳纳米管NRAM即将问世
2020-04-16
14:00:31
来源: 半导体行业观察
来源：内容编译自「eenews」，谢谢。
Nantero公司已经花费了将近20年的时间来研究碳纳米管技术，作为半导体存储技术的应用领域的先驱，该公司预计首批产品将在今年晚些时候问世。
Nantero（马萨诸塞州沃本市）的首席系统架构师Bill Gervasi说，该公司正忙于帮助其技术在被许可方的内存生产线中安装。
对NRAM的持久兴趣（尽管进入市场的时间很长）来自于该技术的诸多优势：可以DRAM的速度提供非易失性，具有超越DRAM的可扩展性和对闪存的超强耐久性的潜力。它比几乎所有新兴存储技术（PCM，MRAM和ReRAM）都更接近通用存储器。这样，它们通常用于替换闪存，因此NRAM在理论上既可以替换DRAM，也可以替换闪存。现在的关键就是降低成本。
现在，预计Nantero的合作伙伴富士通半导体将与USJC公司合作推出首批产品。富士通于2016年获得了许可，并称Nano-RAM（NRAM）作为其铁电RAM的合适后续技术产品，既可以独立使用，也可以嵌入微控制器。
Gervasi说：“富士通已于今年开始量产。” 他说，他了解其中一种产品将是独立存储器，而另一种产品将是具有嵌入式NRAM的逻辑设备。
该技术基于排列在交叉点电极之间的薄层中的无规组织的碳纳米管的浆料。当施加电压时，CNT被拉到一起，接触点数量的增加减少了电极之间的电阻路径。这种连接是由范德华力在原子级上保持的。为了复位存储单元，电压脉冲会引起热振动来断开这些连接。
所得的存储器在低能量下提供了20皮秒的切换速度，以及5ns的实际写入速度，并具有10 ^ 11个周期的耐久性。这证明了基于CNT的NRAM可能优于竞争对手技术（例如ReRAM和相变存储器），并且在物理几何尺寸方面具有更好的可扩展性，从而成为替代DRAM和NAND闪存的通用存储器。
一个相对较新的技术是在可随意切换的CNT的随机组织“垫”上增加一层对齐的CNT。这些用于保护开关纳米管的下层免于金属从上方溅射的金属迁移。
Gervasi并没有确切说出在许多开关循环后，CNT如何阻止长丝形成。“我们不会使用像银那样的金属来促进长丝的形成。我们确实在铜电极和CNT电池顶部之间有一个氮化钛阻挡层。它也很可能是铝电极。”
Nantero成立于2001年，其发展之路一直很艰难，而且该公司多次声称已接近生产。尽管如此，它已逐渐获得支持者和被许可人。杰尔瓦西说，该公司刚刚结束了H轮股权融资，使该公司筹集的资金超过1.4亿美元。
长期投资者包括戴尔，思科，金士顿技术公司和斯伦贝谢。另一个是CFT Capital，这是一家由中芯国际（中国大陆最先进的半导体代工厂）注册成立的中国风险投资公司。最近，该公司增加了Globespan Capital，CRV，Draper Fisher Jurvetson和Stata VenturePartners。
但是，要在DRAM和闪存方面处于领先地位，Nantero可能必须添加3D堆栈，幸运的是，该技术很容易适应这种情况。Gervasi说：“我们已经进行了堆叠。”他表示，未命名的存储器合作伙伴正在4层16Gbit器件上工作，其工艺介于22nm和18nm之间。
Gervasi说，Nantero还知道如何对每个单元至少进行两到三位的多层单元处理。他补充说：“就电压而言，我们在设置和复位之间为30倍。这是线性关系，但我们是随机的。” 这意味着每个单元的精确电平会有所不同，因此如果不校准每个存储单元就很难进一步。Gervasi说，用迭代的单元格编写形式可以走得更远。格瓦西说：“顺序写入要花费时间，但是写入速度只有5ns。”
Gervasi指出，经济和市场准入至少与技术一样重要。他说，NAND闪存的成本极低，这使得最初很难攻破这个市场。对于DRAM而言，摩尔定律已停滞不前。
“三年前，最终用户没有采用（寻求更大容量的DRAM）。然后，人工智能和机器学习在云中爆发。随着对大容量存储器和非易失性的需求，进行了许多新架构研究。
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