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。”

　　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)。“產(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)。”

　　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:“中芯國(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。”除了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)。”

　　和中國(guó)存儲(chǔ)一起超車

　　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。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)。“Crossbar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。”

　　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。“我們剛開(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)。