主持者Jeff Shepard
在本次有关新兴内存技术的虚拟圆桌会议上，我们将与X-FAB的内存技术营销经理Nando Basile（NB）一同参加。美光公司新兴内存副总裁Bob Brennan（BB）； Microchip Technology的全资子公司Silicon 体彩十一运夺金网站 Technology（SST）许可业务部门副总裁Mark Reiten（MR）。
JS：在应用程序中使用新兴的内存技术（例如MRAM，ReRAM等）时，重要的设计注意事项是什么？
注意：在X-Fab，我们专门从嵌入式角度处理内存，而不是生产独立的内存设备。由于一切都在芯片级完成，因此它必须与设备中将提供的所有其他功能兼容。我们已经成功地将SONOS实施到汽车IC中，并大批量出货。对于新兴的内存技术（如ReRAM），我们目前正在寻找将其集成到客户设备上的方法，以用于边缘计算和医疗等应用。
BB：对于应用程序，内存和体彩十一运夺金网站技术存在一个经典的性能与容量三角关系。三角形的顶部是DRAM，它是最苛刻的易失性应用程序的延迟和耐久性的最佳选择。三角形的基础是闪存技术（TLC，QLC），是块体彩十一运夺金网站应用的最佳选择。凭借创新设计和大量资本投资的结合，DRAM和NAND将在未来十年继续在其高层和底层发挥作用。
MRAM（例如STTRAM）具有易于与逻辑半导体工艺集成的优势。但是，STTRAM的延迟和能量要比DRAM的耐久性稍高，而耐久性却要差一些，并且在实现密度方面面临设计上的挑战。因此，逻辑+ STTRAM的行业采用尚待观察。 RRAM是一种有趣的较低延迟的块体彩十一运夺金网站技术，并且，面密度的经济性是否会导致广泛的市场部署还有待观察。
JS：MRAM，ReRAM和其他新兴的NVM技术是否已准备就绪？控制器是否突破了实现MRAN，ReRAM等增长的瓶颈？还是还有其他阻碍增长的因素？
注意：增长？这些技术已经开始在独立体彩十一运夺金网站器中引起关注，这主要是因为它们有望在密度和低功耗性能方面有所提高。但是，相对于嵌入式应用程序，它们仍不完全成熟，主要是在技术集成和设计优化方面。这意味着全面的嵌入式实现尚需时日，除了某些初始的细分市场应用之外。我们肯定会在中期看到ReRAM的巨大潜力–由于所需的附加掩膜数量少，以及其超低功耗性能，缩短了访问时间和就地执行功能，这是其原因。
BB：在ISSCC等会议上，已经有许多可靠的研究论文发表在MRAM，ReRAM和其他技术上，并且这些类型的技术仍然是许多半导体公司活跃的研究领域。控制器技术并未阻碍新内存技术的采用。体彩十一运夺金网站技术的原始误码率越大，错误需要越复杂。耐久性越低，则在管理媒体时ASIC和固件就越复杂。软件的根本更改需要两个奥运周期（八年），这是生态系统在内存和体彩十一运夺金网站层次结构中采用新层的一项重大行业投资。
JS：您预计在短期内哪种新兴的内存技术（易失性或非易失性）会产生最大的影响，它们在哪里会发挥最大的作用？
MR：我想同时解决上述三个问题：MRAM，ReRAM和其他新兴内存已经出现了很长时间了。与在过去50年中主导独立和嵌入式体彩十一运夺金网站器产品的浮栅和电荷陷阱技术相比，这些技术均具有劣势。
让我们从MRAM开始。业界开发MRAM已有20多年了。电池技术已经从电磁隧道结（MTJ）演变为自旋扭矩传递（STT）架构。过去的十年中，较老的MTJ架构已投入生产，为数据中心中的NVSRAM替代（Everspin）等细分市场提供服务。由于产品成本高昂且无法满足要求的规格，因此这些技术没有大量使用。
STT体系结构是当前在高级节点上使用的方法，它正在28 / 22nm工艺节点进入生产以用于嵌入式应用。生产和可靠性方面的挑战仍然存在，并且成为广泛采用MRAM的障碍。 STT材料堆栈由18-20个非常薄的磁性和介电材料层组成，它们利用许多（Co，Ru，Mg，Fe，B，Pt）构成元素。沉积这些层需要原子层沉积，这比其他沉积技术昂贵。层厚度控制的要求超出了生产线计量能力中的当前水平（以及任何未来已知的水平），因此很难控制过程，结果过程偏差会更频繁地发生。堆栈是使用交替的材料层构建的，因此蚀刻需要改变气体以蚀刻每一层。每次更换气体需要几分钟，这将产量限制为每小时大约一个晶片。这意味着昂贵的蚀刻机每天只能处理约20-25个晶圆（与其他技术相比，吞吐量大大降低）。低蚀刻量和复杂，费时的层沉积导致高制造成本。堆叠的复杂性和层厚度控制（或缺乏厚度控制）导致不一致和可靠性问题。
MRAM已获得台积电（TSMC），三星和GLOBAL FOUNDRIES的资格，可作为28 / 22nm节点上的嵌入式技术进行生产，并且获得了少量的支持，他们可以承受成本，非竞争性规格，磁场敏感性以及其他可靠性限制。技术。尽管事实是MRAM在读取速度，读取/写入功率和数据保留方面均不如嵌入式浮栅技术。希望随着时间的推移可以改进该技术，并且早期采用者可能会感到，如果他们是第一个为MRAM积累现场数据的人，将会获得一些优势。我仍然持怀疑态度，并相信这些早期采用者将竭尽全力，并可能在市场上失败。
ReRAM的开发已经超过15年。它还在28nm和40nm处开始生产。 ReRAM的主要优点是成本。已经研究了许多不同的ReRAM堆栈，包括金属氧化物（HfxOx，TaxOx等），硫族化物和钙钛矿，但大多数生产水平的工作都集中在金属氧化物材料堆栈上。材料堆栈比MRAM简单得多，因此需要较少的处理来制造。与MRAM相比，ReRAM的缺点是更差的编程/擦除（设置/重置）功率，读取功率，读取速度以及显着的可靠性。这意味着就支持的规格和可靠性而言，ReRAM与行业标准的浮栅体彩十一运夺金网站器相差甚远。无论如何，TSMC都在40nm（PMIC产品）和22nm（智能卡产品）上提供ReRAM，并且确实在低密度应用中得到了一定的采用，在这些应用中，内存宏可能会因大量冗余和开销而负担，以克服可靠性问题。
新兴体彩十一运夺金网站器与浮栅技术之间的另一个主要区别是它们在过程堆栈中的实现位置。浮栅体彩十一运夺金网站器内置于该过程的前端，该器件与晶体管一起从衬底向上构建。这意味着更多的过程复杂性，但在速度和可靠性上也具有明显优势。新兴的体彩十一运夺金网站单元沉积在金属层中某个位置的过孔中，这意味着它们不会干扰工艺前端。到目前为止，这还没有什么区别，但是在16nm及以下的工艺中，使用FinFet结构来支持晶体管缩放，在业界中，关于在工艺前端集成浮栅体彩十一运夺金网站器的可行性的争论很多。在SST，我们坚信我们可以做到，并且目前正在与主要的铸造合作伙伴合作评估这些技术。
总而言之，我相信MRAM和ReRAM将在不需要高性能或高可靠性的低端微控制器应用中占有一席之地，但由于它们的局限性，它们现在或将来都不会搁置。我认为《星际迷航》的斯科蒂说得最好，“船长，你不能无视物理定律。”
BB：3D XPoint等技术™跨入非易失性性能域，这将在内存层次结构中启用新层。与NAND相比，它的等待时间降低了1000倍，并且耐用性成倍增长，可在靠近处理器的地方实现高速，大容量的数据体彩十一运夺金网站。编写了新的操作系统以利用这一层（例如：PMEM.IO），并且编写新的应用程序以直接与该层进行通信（例如：DAX）。这些新的操作系统和应用程序将优化其在DRAM，3DXP和NAND中的数据放置，以满足新的用例。
JS：您希望从3D内存技术中看到多大的影响？在芯片级别？在包装方面？
注意：尽管3D堆叠已经在数据中心，企业乃至消费者应用中得到了普及，但从汽车角度来看，一个主要的关注点是如何处理热管理等问题（尤其是控制热漂移的方法）。
BB：在芯片级别，业界已经面临通过创新的3D结构扩展闪存技术的挑战。 3D XPoint的3D结构™作为优化密度和性能的一种手段，已经广为宣传。在美光，我们坚信闪存中3D体彩十一运夺金网站技术的力量，并在芯片级别上不断创新，以使该技术能够继续扩展。
许多激动人心的新3D封装技术结合了逻辑和内存，并以前所未有的性能和功耗优势将它们紧密结合在一起。一个示例是移动平台，在该平台上，计算，DRAM和闪存的紧密集成使得能够在低热密度下实现较小的Z高度，从而又可以增加超薄设备的功能。
