FRAM的未來是更高的密度

来源:https://www.cnblogs.com/wridy/archive/2020/07/24/13372331.html
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最近出現的許多記憶體問題都以3D Xpoint的形式出現在ReRAM,MRAM和PCRAM上。但是鐵電RAM(FRAM)在小型利基設備中得到了成功。去年對新興記憶體年報,吹捧的ReRAM,MRAM和PCRAM的三個關鍵新興的記憶保持在眼睛上。但它也指出,FRAM已在諸如大眾運輸卡,游戲系統和功率計之類的 ...


最近出現的許多記憶體問題都以3D Xpoint的形式出現在ReRAM,MRAM和PCRAM上。但是鐵電RAM(FRAM)在小型利基設備中得到了成功。

去年對新興記憶體年報,吹捧的ReRAM,MRAM和PCRAM的三個關鍵新興的記憶保持在眼睛上。但它也指出,FRAM已在諸如大眾運輸卡,游戲系統和功率計之類的特定市場證明瞭自己,其主要吸引力在於執行寫入操作時的低功耗。 FRAM產品已經存在很長時間了,主要是作為緩衝應用程式的專用緩存。甚至還有一些靈活的FRAM器件,“但對於利基應用,它們的密度相對較低。

實際上,FRAM已經存在了35年。它的非易失性和低功耗是它繼續受到關註的原因,因為它對許多應用程式都至關重要。由於其開關能量低,FRAM通常具有很大的吸引力,需要非常低的能量來切換這種材料,因此如果正在編程或提高比特率,則需要投入很少的能量來扭轉這種極化。與其他技術相比,FRAM的開關能量最低。

但是它也面臨挑戰,包括高昂的處理成本,大的存儲單元和更大的晶元尺寸。可擴展性對於超越小型密度利基應用來說是必不可少的。

 
FMC的FRAM技術使用氧化ha作為柵極絕緣體,因此可以採用標準的HKMG晶體管並對其柵極絕緣體進行改性,使其成為鐵電體,從而製造出非易失性HKMG晶體管。

FRAM的有效擴展可能是使用氧化f,該氧化物通常用於幫助在標準CMOS邏輯工藝中製造高K柵極電介質層。那激發了人們對鐵電存儲器的新興趣。到目前為止,還沒有新的產品可以利用這種材料,但是有幾個研究項目正在進行中。它顯示出有望實現某些高密度和與CMOS的相容性。

但是,FRAM仍然面臨與MRAM和ReRAM相似的挑戰,包括受到晶體管尺寸的限制。

氧化f幾乎可以用作所有高鉀金屬柵極(HKMG)工藝節點的柵極絕緣體,因此可以採用標準的HKMG晶體管並對其柵極絕緣體進行改性,使其成為鐵電體,從而製造出非易失性HKMG晶體管- FeFET。在性能方面,該公司的技術可以在10到15納秒的數量級內實現讀寫,同時在85度角下可以保持長達十年的保留時間。

由於FMC的FeFET存儲器是從標準HKMG邏輯晶體管衍生而來的,因此該概念具有與CMOS基準線一樣的固有可擴展性。這種可伸縮性對於保持較低的製造成本至關重要,包括使非易失性存儲器消耗的晶元面積儘可能小。FeFET技術將在28或22 nm處擊穿2至3層。FMC現在的重點是技術開發,並將其發展到可以被鑄造廠認可的水平。

能夠與現有的CMOS工藝集成並實現3D是可伸縮性的關鍵。還可以直接集成到晶體管規格中。這樣可以減少占用空間並簡化流程,這是可擴展性的重要推動力。

同時,FRAM有許多小密度,細分市場的應用。賽普拉斯半導體RAM業務部門表示,它不僅具有非易失性和低能耗的特性,而且還具有耐輻射性。總體而言,它是一種相當穩定的記憶體-以其目前可商購的形式-用於數據記錄和備份之類的應用程式。

 
賽普拉斯最初推出了面向汽車和工業應用的Excelon FRAM,其低引腳數小封裝選項的密度高達8Mb

Cypress FRAM產品包括其Excelon系列,該系列專門為自動駕駛汽車所需的高速非易失性數據記錄而設計,但也正在逐步應用於醫療,可穿戴,物聯網感測器,工業以及其他高級汽車應用中。Chandrasekharan說,Excelon FRAM已經提供2 Mb,4 Mb和8 Mb密度選項,而16 Mb正在開發中。由於FRAM顯著降低了功耗,保留了數據並且對輻射不敏感,因此被認為是這些應用中EEPROM和NOR快閃記憶體的良好替代品。在植入式醫療設備中發現了很多用例,這些植入物有望在長達十年的時間內發揮作用。

但是賽普拉斯也在展望氧化oxide可能實現的更高密度,因為那時FRAM可能會超越數據記錄範圍,成為事實上的非易失性存儲。

FMC還認為其FRAM技術已成為可行的存儲類存儲器,並且由於其多功能性,在機器學習和人工應用方面也具有很大的潛力。目標不是要取代諸如DRAM之類的更高密度的存儲器,而是要針對其技術有實際應用的地方。


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