看RRAM如何“智斗”NAND flash和DRAM

你如果問(wèn)當(dāng)前內(nèi)存市場(chǎng)是誰(shuí)的天下？那么答案一定是 DRAM、NAND flash、NOR flash，三者牢牢控制著內(nèi)存市場(chǎng)，當(dāng)前都處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。不過(guò)，在內(nèi)存天下三分的大背景下，新一代存儲(chǔ)技術(shù) 3D X-point、MRAM、RRAM 等開(kāi)始發(fā)出聲音， RRAM 非易失性閃存技術(shù)是其中進(jìn)展較快的一個(gè)。到目前為止，RRAM 的發(fā)展進(jìn)程已經(jīng)超越了英特爾的 3D X-point 技術(shù)， Crossbar 公司市場(chǎng)和業(yè)務(wù)拓展副總裁 Sylvain Dubois 在 2017 中芯國(guó)際技術(shù)研討會(huì)上接受與非網(wǎng)的采訪時(shí)說(shuō)：“Crossbar 已經(jīng)有產(chǎn)品在中芯國(guó)際的 40nm 工藝制程平臺(tái)試產(chǎn)”。

立足現(xiàn)在 著眼未來(lái)

每一個(gè)技術(shù)的更新?lián)Q代都不是一朝一夕的事情，需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的技術(shù)、工藝、市場(chǎng)的迭代，內(nèi)存也不例外。保守估計(jì)，NAND flash 還將繼續(xù)統(tǒng)治內(nèi)存市場(chǎng) 3-5 年。以各廠商的技術(shù)進(jìn)展來(lái)看，三星在 2016 年的進(jìn)度最快，成功實(shí)現(xiàn)量產(chǎn) 3D NAND flash，2016 年年底出貨占比已達(dá) 35％，最先進(jìn)的 64 層芯片也已經(jīng)在 2017 年第 1 季放量投片。根據(jù)研究機(jī)構(gòu)最新消息，3D NAND flash 已經(jīng)漲價(jià) 150%，且缺貨時(shí)間要到 2017 年年底。3D NAND flash 的市場(chǎng)“饑餓”是一把雙刃劍，隨著堆疊的層數(shù)不斷增加，產(chǎn)品良率和產(chǎn)能受到了極大的挑戰(zhàn)，這被認(rèn)為是決定 NAND flash 統(tǒng)治時(shí)間長(zhǎng)短的關(guān)鍵因素。下一代存儲(chǔ)技術(shù)需要利用這個(gè)時(shí)間不斷完善自己的技術(shù)做好接班的準(zhǔn)備。不過(guò)，對(duì)于 Crossbar 這樣的初創(chuàng)企業(yè)，還有一個(gè)問(wèn)題同樣需要慎重考慮，那就是如何生存下去？Dubois 表示：“Crossbar 的 RRAM? IP 產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)單元或存儲(chǔ)陣列，可以嵌入到 SOC、MCU 中?！?/p>

Crossbar 在 2017 中芯國(guó)際技術(shù)研討會(huì)上展示的 RRAM 樣品

只有產(chǎn)品還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要能夠融入到現(xiàn)今市場(chǎng)?！爱a(chǎn)品研發(fā)的過(guò)程中，Crossbar 基于現(xiàn)有的工藝、現(xiàn)有的技術(shù)和現(xiàn)有的設(shè)備來(lái)開(kāi)發(fā) RRAM 技術(shù)，保證了產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來(lái)之后可以快速投入市場(chǎng)。RRAM 內(nèi)存產(chǎn)品有其自身的優(yōu)勢(shì)， RRAM 技術(shù)在寫(xiě)入速度上比 NAND 產(chǎn)品快 1000 倍，而產(chǎn)品功耗只是閃存產(chǎn)品的二十分之一，另外產(chǎn)品壽命也達(dá)到了閃存產(chǎn)品的 1000 倍以上?，F(xiàn)階段，Crossbar 的 RRAM 產(chǎn)品能夠在 NAND flash 和 DRAM 的銜接市場(chǎng)內(nèi)拿到一部分訂單?！?Dubois 在采訪中提到。

三星 NAND flash 通過(guò) 3D 垂直 Vertical 技術(shù)不斷擴(kuò)充內(nèi)存產(chǎn)品的容量，但業(yè)界普遍認(rèn)為 10nm 工藝制程是 NAND flash 的工藝制程盡頭。由于技術(shù)和材料的局限性，NAND flash 在 10nm 以下的先進(jìn)工藝制程里難以繼續(xù)縮小，這被認(rèn)為是下一代存儲(chǔ)技術(shù)的機(jī)會(huì)。Dubois 認(rèn)為：“RRAM 采用導(dǎo)電細(xì)絲制作而成，在 10nm 以下的工藝制程里面可以繼續(xù)堆疊縮小，實(shí)現(xiàn) 7nm 或者更先進(jìn)的 5nm 等工藝制程上的量產(chǎn)。”

Crossbar 公司市場(chǎng)和業(yè)務(wù)拓展副總裁 Sylvain Dubois

看中物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng) 搶攻 40nm

為什么會(huì)選擇中芯國(guó)際？又為什么會(huì)選擇 40nm 工藝制程呢？Dubois 給出了這樣的解釋?zhuān)骸爸行緡?guó)際 40nm 平臺(tái)是目前最適合 Crossbar 的平臺(tái)。首先，就 Crossbar 當(dāng)前的產(chǎn)品技術(shù)而言，40nm 是最貼合的工藝制程，在能耗、成本和出貨量上非常有優(yōu)勢(shì)。其次，選擇 40nm 工藝另一個(gè)出發(fā)點(diǎn)是考慮到 IOT 的市場(chǎng)現(xiàn)狀，當(dāng)前的 IOT 芯片產(chǎn)品還處于 95nm 或者 75nm 工藝水平，即將進(jìn)入 40nm 工藝制程，Crossbar 搶先在這個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)量產(chǎn)產(chǎn)品，對(duì)進(jìn)入 IOT 市場(chǎng)做了充足的準(zhǔn)備?！背?IOT 市場(chǎng)，人工智能也是 RRAM 未來(lái)的主要市場(chǎng)，尤其是深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域，該領(lǐng)域需要大量計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)，要有強(qiáng)勁功能的存儲(chǔ)器做支撐。以 IBM 的 Watson（沃森）認(rèn)知系統(tǒng)為例，其中最為重要的就是通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等多種技術(shù)讓機(jī)器盡量像人類(lèi)一樣去理解非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，而若要實(shí)現(xiàn)這一切，首先需要擁有海量的數(shù)據(jù)來(lái)幫助機(jī)器判斷，畢竟在機(jī)器的世界中只有簡(jiǎn)單的 0 和 1，而若想實(shí)現(xiàn)最終的“智能”目標(biāo)還需要一個(gè)從量變引發(fā)質(zhì)變的過(guò)程，這對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)有了新的要求。

當(dāng)然，40nm 工藝制程只是一個(gè)起點(diǎn)，Crossbar 希望盡快走進(jìn)更加先進(jìn)的工藝制程領(lǐng)域。Dubois 向與非網(wǎng)記者透露：“28nm 以下的工藝制程被手機(jī)等消費(fèi)電子芯片占領(lǐng)，Crossbar 在 2X（20-30nm 制程）和 1X（10-20nm 制程）上也有產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，未來(lái)尋求在更多的應(yīng)用領(lǐng)域推廣 RRAM 技術(shù)?！?/p>

Crossbar logo

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和中國(guó)存儲(chǔ)一起超車(chē)

中國(guó)的存儲(chǔ)器廠商起步比較晚，目前為止，國(guó)內(nèi)三大存儲(chǔ)器廠商（合肥長(zhǎng)鑫、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、福建晉華）都還沒(méi)有產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，想要想趕超三星、東芝、美光等國(guó)際存儲(chǔ)行業(yè)巨頭，需要在存儲(chǔ)技術(shù)上彎道超車(chē)。Crossbar 正是看中了國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)市場(chǎng)這一特點(diǎn)，選擇在 2016 年 3 月 22 日進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)?！癈rossbar 能夠幫助中國(guó)存儲(chǔ)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)技術(shù)越級(jí)，目前正在和國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)器廠商進(jìn)行合作洽談，尋求技術(shù)和產(chǎn)品領(lǐng)域的合作?！?/p>

關(guān)于超越，RRAM 作為新一代閃存技術(shù)，也需要完成對(duì) NAND flash 等內(nèi)存產(chǎn)品的超越?！拔覀儎傞_(kāi)始不會(huì)選擇和 NAND 等內(nèi)存產(chǎn)品在容量上進(jìn)行比拼，我們只是尋求去填補(bǔ) NAND flash 和 DRAM 之間的空白。當(dāng)工藝制程逐漸縮小到 10+nm 的時(shí)候，將會(huì)實(shí)現(xiàn)容量上的超越。”Dubois 最后說(shuō)。

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