新记忆体技术时代开启,应材发表新记忆体大量生产技术因应需求

2020-07-13  阅读 206 次

新记忆体技术时代开启,应材发表新记忆体大量生产技术因应需求

美商应材公司(Applied Materials)因应物联网(IoT)和云端运算所需的新记忆体技术,日前宣布推出创新、用于大量製造的解决方案,有利于加快产业採纳新记忆体技术的速度。

现今的大容量记忆体技术包括 DRAM、SRAM 和快闪记忆体,这些技术是在数十年前发明,已广为数位装置与系统所採用。新型记忆体中,包括 MRAM、ReRAM 与 PCRAM 等将提供其独特的优点。但是,这些记忆体所採用的新材料,同时为大量生产带来了相当程度的挑战。因此,应材公司日前率先推出新的製造系统,能够以原子级的精準度,进行新式材料的沉积,而这些新材料将会是生产前述新型记忆体的关键。这是应材公司推出了该公司迄今为止所开发过最先进的系统,让这些新型记忆体能够以工业级的规模稳定生产。新记忆体技术时代开启,应材发表新记忆体大量生产技术因应需求

应材公司表示,当前的电脑产业正在建构物联网架构,其中,将会有数百亿个装置内建感测器、运算与通讯功能,用来监控环境、做决策和传送重要资讯到云端资料中心。在储存物联网装置的软体与 AI 演算法方面,新世代的 MRAM(磁性随机存取记忆体)是储存用记忆体的首选之一。

MRAM 採用硬碟机中常见的精緻磁性材料,藉由 MRAM 本身快速且非挥发性的性能,就算在失去电力的情况下,也能保存软体和资料。而因为 MRAM 速度快,加上元件容忍度高,MRAM 最终可能做为第 3 级快取记忆体中 SRAM 的替代产品。MRAM 可以整合于物联网晶片设计的后端互连层中,进而达成更小的晶粒尺寸,并降低成本。新记忆体技术时代开启,应材发表新记忆体大量生产技术因应需求

而对于 MRAM 的发展,应材公司的新 Endura Clover MRAM 物理气相沉积(PVD)平台,是由 9 个独特的晶圆处理反应室组成,全都是在纯净、高真空的情况下完成整合。这是业界第一个大量生产用的 300 mm MRAM 系统,每个反应室可个别沉积最多 5 种不同的材料。

应材公司也强调,因为 MRAM 记忆体需经过至少 30 种不同材料层的精密沉积製程。其中,某些材料层可能比人类的头髮还细微 50 万倍。因此,在製程中即使是厚薄度只有原子直径一丁点差异,就会对装置的效能与可靠性造成极大的影响。而 Clover MRAM PVD 平台包括内建量测功能,可以用次埃级(sub-angstrom)的灵敏度,在 MRAM 层产生时测量和监控其厚度,以确保原子层级的均匀性,同时免除了暴露于外部环境的风险。

另外,随着资料量产生呈现遽增的情况,云端资料中心也需要针对连结伺服器和储存系统的资料路径,达成这些路径在速度与耗电量方面的效能提升。对此,因为新一代的 ReRAM(电阻式随机存取记忆体)与 PCRAM(相变随机存取记忆体)具备快速、非挥发性、低功率的高密度记忆体的特性。可以成为「储存级记忆体」,以填补伺服器 DRAM 与储存记忆体之间,不断扩大的价格与性能落差。新记忆体技术时代开启,应材发表新记忆体大量生产技术因应需求

而对于未来 ReRAM 及 PCRAM 的需求,应材公司採用新材料製程。应材公司解释,其材料的作用类似于保险丝,可在数十亿个储存单元内选择性地形成灯丝,以表示资料。对照之下,PCRAM 则式採用 DVD 光碟片中可找到的相变材料,并藉由将材料的状态从非晶态变成晶态的做法,进行位元的编程,类似于 3D NAND Flash快闪记忆体的架构。

而 ReRAM 和 PCRAM 是以 3D 结构排列,记忆体製造商可以在每一代的产品中加入更多层,以稳健地降低储存成本。ReRAM 与 PCRAM 也提供编程与电阻率中间阶段的可能性,让每个储存单元可以储存多个位元的资料。相较于 DRAM,ReRAM 及 PCRAM 皆承诺未来可大幅降低成本,而且读取效能也比 3D NAND Flash 快闪记忆体和硬碟机快上许多。ReRAM 能将运算元件整合于记忆体阵列中,以协助克服 AI 运算相关的资料移动瓶颈情况下,也是未来记忆体内运算架构的首要候选技术。新记忆体技术时代开启,应材发表新记忆体大量生产技术因应需求

对此,应用材料的 Endura Impulse 物理气相沉积(PVD)平台适用于 PCRAM 与 ReRAM,包含最多 9 个在真空下进行整合的处理反应室及内建量测功能,能够以精密的方式进行沉积,以及控制这些新型记忆体中所使用的多成分材料。

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