瞄準物聯網、雲端運算 應材推新記憶體技術解決方案

瞄準物聯網、雲端運算,應用材料推新記憶體技術解決方案。 (圖:應材提供)
瞄準物聯網、雲端運算,應用材料推新記憶體技術解決方案。 (圖:應材提供)

因應物聯網 (IoT) 和雲端運算所需的新記憶體技術,半導體設備龍頭應用材料推出創新、用於大量製造的解決方案,以原子級的精準度,進行新式材料的沉積,期盼讓新型記憶體 MRAM、ReRAM 與 PCRAM 能夠以工業級的規模穩定生產。 

應材表示,電腦產業正在建構物聯網,其中將會有數百億個裝置內建感測器、運算與通訊功能,用來監控環境、作決策和傳送重要資訊到雲端資料中心。

MRAM (磁性隨機存取記憶體) 採用硬碟機中常見的精緻磁性材料。MRAM 快速且非揮發性,就算在失去電力的情況下,也能保存軟體和資料。由於速度快與元件容忍度高,MRAM 最終可能做為第 3 級快取記憶體中 SRAM 的替代產品。MRAM 可以整合於物聯網晶片設計的後端互連層,進而實現更小的晶粒尺寸,並降低成本。

應材表示,今日推出的新 Endura Clover MRAM 物理氣相沉積 (PVD) 平台,是由 9 個獨特的晶圓處理反應室組成,全都是在純淨、高真空的情況下完成整合。這是業界第一個大量生產用的 300 mm MRAM 系統,每個反應室可個別沉積最多 5 種不同的材料。

MRAM 記憶體需經過至少 30 種不同材料層的精密沉積製程,其中某些材料層可能比人類的頭髮還細微 50 萬倍。製程中即使是厚薄度只有原子直徑一丁點的差異,就會對裝置的效能與可靠性造成極大的影響。

應材資深副總暨半導體產品事業群總經理帕布.若傑(Prabu Raja)表示,新 Endura 平台是應材所創造過最精密的晶片製造系統,應材廣泛的產品組合,為我們公司提供獨特的能力,以整合多項的材料工程技術與內建量測技術,打造出至今才有辦法實現的新型薄膜與結構。

隨著資料量遽增,雲端資料中心也需要針對連結伺服器和儲存系統的資料路徑,達成這些路徑在速度與耗電量方面的數量級效能提升。ReRAM (電阻式隨機存取記憶體) 與 PCRAM (相變隨機存取記憶體) 是快速、非揮發性、低功率的高密度記憶體,可以做為「儲存級記憶體」,以填補伺服器 DRAM 與儲存記憶體之間,不斷擴大的價格與性能落差。

應材指出,ReRAM 採用新材料製成,材料的作用類似於保險絲,可在數十億個儲存單元內選擇性地形成燈絲,以表示資料。對照之下,PCRAM 則採用 DVD 光碟片中可找到的相變材料,並藉由將材料的狀態從非晶態變成晶態,以進行位元的編程。

類似於 3D NAND 記憶體,ReRAM 和 PCRAM 是以 3D 結構排列,而記憶體製造商可以在每一代的產品中加入更多層,以穩健地降低儲存成本。ReRAM 與 PCRAM 也提供編程與電阻率中間階段的可能性,讓每個儲存單元可以儲存多個位元的資料。

相較於 DRAM,ReRAM 與 PCRAM 皆承諾未來可大幅降低成本,而且讀取效能也比 NAND 和硬碟機快上許多。ReRAM 能將運算元件整合於記憶體陣列中,以協助克服 AI 運算相關的資料移動瓶頸。


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