DRAM的替代技术将于明年推出,名曰“碳纳米管内存”

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美国纳米随机内存供应商Nantero在今年Hot Chips大会发表其基于碳纳米管(CNT)的新一代非挥发性随机存取内存(NRAM)设计,并看好它将成为DRAM的替代技术。Nantero的第一步是连手业界伙伴——富士通(Fujitsu),预计在明年推出使用这项新技术的DRAM替代方案。

DRAM在当今的半导体市场中拥有最大占有率,今年的销售额预计将突破千亿美元,部份原因就在于DRAM价格持续居高下不。不过,该技术预计将在64Gbit组件遇到瓶颈,迫使美光(Micron)等业界供应商积极探索相变内存等其它替代技术。

Nantero的非挥发性NRAM采用静电电荷来激发CNT单元的随机数组,据称相对上更容易自旋涂布于任何CMOS工艺上。该公司声称,NRAM技术将超越DRAM技术发展蓝图,率先推出采用28nm工艺制造的100mm2芯片,在8Gb和16Gb组件中堆栈4Gbit CNT分层。

Nantero首席架构师Bill Gervasi说:“这是一个不错的开始——因为它本身就是一个市场。”

理论上,DDR4可支持多达8层堆栈,DDR5可支持达16层,未来的先进工艺还可能实现更密集的单层。Nantero预测,64Gbit NRAM可以采用14nm工艺制造,而256Gbit组件还能以7nm先进工艺制造,二种组件均采用四层堆栈。

Gervasi说,Nantero已经为此开发出DDR4参考设计,以“带动NRAM技术的发展......它是一种比DRAM更具扩展性的方式,所以,我想我们已经准备好一条可以轻松取代DRAM的发展路线图了。”

在会后的提问过程中,与会者试图戳穿该新技术途径的漏洞,但并未发现明显差距。Gervasi说:“我一直在提心吊胆地等待最后的结果。如今虽然还不是16Gbit组件,但我们已经制造数千个测试芯片了。”。

CNT单元表现出与标准DRAM时序的一些变异。然而,他们应该可以使用未经修改的DRAM控制器,并在DRAM DIMM的电源范围提供低至5纳秒(ns)和5毫微焦耳/位(fj/bit)的读/写速度。

他说:“客户们将会在处理器方面进行加密”,以因应主存储器的非挥发性质。他指出,过去几年来的努力,如今已能在Windows、Linux和应用程序(app)环境下为非挥发性主存储器提供支持了。

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支持ECC的NRAM时序尽管不同于DRAM,但仍能使用现有的控制器(来源:Nantero)

关于软错误,他说:“这些组件都已经送入太空使用了,我们也能提供关于温度、α和r射线的数据——不会有什么会导致CNT出错的怪事发生。”

Nantero的秘方一部份就在于其用于形成CNT的浆料以及组件尺寸和形状的细节。他说:“我们可以在供应商的制造设施进行设计和制造设备。”此外,该公司还拥有如何引导静电讯号进行读写的专有技术。

今年4月,Nantero才刚从DIMM制造商金士顿(Kingston)、戴尔(Dell)旗下投资子公司Dell Technologies Capital和思科(Cisco)旗下投资公司Cisco Investments,以及中国晶圆代工大厂中芯国际(SMIC)旗下投资公司CFT Capital等八家投资者获得了2,970万美元的资金。

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