Panasonic与Imec发表ReRAM技术突破

2015-08-04 09:22:22来源: EEWORLD
   日本大厂松下(Panasonic)最近与比利时研究机构 Imec共同宣布,他们开发出一种40nm氧化钽(TaOx)技术,具备精确的丝状定位(filament positioning)以及高温稳定性,能运用于电阻式记忆体(ReRAM或RRAM)。上述成果是在7月于日本京都举行的VLSI技术高峰会上发表,并为实现传统NOR快闪记忆体呈现微缩限制的28nm嵌入式应用开启了大 门;Panasonic与Imec开发了一种解决方案,能克服ReRAM的丝状不稳定性(filament instability),这是会在电阻式记忆体读取运作时影响记忆体状态的关键参数之一。
 
    根据在VLSI技术高峰会上发表的论文,Imec与Panasonic提出以氧化钽为基础的ReRAM,具备适合28奈米嵌入式应用的精确丝状定位与高温稳定性。该记忆体单元是利用数种新开 发的制程技术以及单元结构来实现,包括低损伤蚀刻(low-damage etching)、记忆体单元侧氧化(cell side oxidation),以及密封(encapsulated)的记忆体单元结构。
 
 
    在Imec/Panasonic的制程中,ReRAM被 放置在两个金属层之间,包括物理气相沉积(PVD) 4nm 五氧化二钽(Ta2O5) / 20nm 氧化钽堆叠层,与20nm氮化钽(TaN)底部电极(bottom electrode,BE)以及40nm铱(Iridium)顶部电极(top electrode,TE);丝状物位置接近会因为蚀刻制程而受损的记忆体单元边缘,含有大量的游离氧原子,因此如果丝状物位置接近受损区域,其中的游离 氧在资料储存时容易扩散到丝状物。
 
    记忆体单元边缘的管理,是丝状物控制的关键部分;在大型记忆体单元中,丝状物仍远离受损区域,但是在 40nm或28nm的ReRAM记忆体单元,丝状物位置就会更接近会产生额外游离氧的受损区域。新开发的解决方案能在记忆体单元中央形成丝状物,同时也证 实该方案在20nm尺寸记忆体单元的可行性;Imec/Panasonic论文作者表示,他们在2Mbit的40nm ReRAM达到10万次读写周期、在 摄氏85度保存10年资料的可靠性。
 
    40nm Ir (TE)/Ta2O5/TaOx/TaN (BE)结构ReRAM的显微镜下剖面图
 
    ReRAM 与其他新兴记忆体,例如铁电记忆体(FRAM)、磁阻式记忆体(MRAM)等,因为DRAM与NAND快闪记忆体预期中的制程微缩极限而越来越受到瞩目; 虽然这些新兴记忆体并没有哪一种能完全取代目前的驻留记忆体,仍各自在特定应用领域展现发展潜力。以ReRAM来说,其低功耗、小型化记忆体单元区域,使 其成为具吸引力的非挥发性记忆体。
 
    Panasonic已经开始供应内建ReRAM的8位元微控制器(MCU),能应用于可携式医疗保健设 备、保全装置以及感测器设备等等。另外一家ReRAM供应商是美商Adesto,产品包括32kb ~128KB容量的导电桥接式随机存取记忆体(conductive bridge RAM,CBRAM)晶片,可支援物联网(IoT)等低功耗应用。
 
    Adesto的CBRAM已经通过测试,可耐受医疗应用所需的杀菌程序;该种记忆体利用典型的记忆体单元储存数位0与1,Adesto在制程中添加了一层介电质,利用小小的电压能在高低电阻之间改变记忆体单元的电阻值,以区别0与1。
 
    Rambus 自2012年初收购Unity Semiconductor之后,也开始投入ReRAM技术;Unity开发的是以CMOx为名之金属氧化物交叉点2D非挥发性记忆体单元,而 Rambus将之重新命名为ReRAM。3D晶片解决方案供应商Tezzaron Semiconductor透过能取得系统IP、规格,能设计差异化晶片的工具套件之架构授权,将把Rambus的ReRAM整合到未来的元件中。
 
    另一家美国业者Crossbar则是开发了3D RRAM,内建选择功能,号称能让数以千计的 RRAM记忆体单元以真正的交叉点记忆体阵列相互连结,具备微缩至10nm的能力。但虽然ReRAM确实具备具吸引力的非挥发特性、高速与低功耗,仍因为 高昂的成本而只适合某些利基应用,难以在短时间内广泛取代DRAM或NAND。
 

关键字:ReRAM  Panasonic  Imec  VLSI

编辑:chenyy 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/2015/0804/article_11260.html
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