NRAM-Produkte sollen 2019 kommen

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Nantero erforscht eine neue Klasse von Speichergeräten, die es nanoRAM nennt

Von Brian Santo, beitragender Autor

Nantero scheint sich von der Gruppe der Unternehmen zu lösen, die potenzielle Nachfolger für Siliziumspeicher mit einer neuen Klasse von Speichergeräten erkunden, die nanoRAM genannt wird. Nicht-flüchtiger Direktzugriffsspeicher (NRAM) basiert auf Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs).

Auf diese Aufregung Anfang des Jahrhunderts folgte mehr als ein Jahrzehnt der Enttäuschung. Es stellt sich heraus, dass die Annahme, dass Verunreinigungen kaum relevant waren, falsch war. Es wurde entdeckt, dass Verunreinigungen laut Nantero auf 10 Teile pro Milliarde reduziert werden mussten, wie von IEEE Spectrum berichtet . Das Unternehmen verfügt nun über eine patentierte Verarbeitungstechnologie, die Verunreinigungen auf 1 Teil pro Milliarde reduziert.

Der Rückschlag in der Verarbeitung gab dem Unternehmen Zeit, in der Halbleitertechnologie zu forschen. Nanteros ursprüngliches Halbleitergerät hatte drei Anschlüsse, von denen einer zum Schalten diente. Das Unternehmen entwickelte schließlich ein Gerät mit zwei Anschlüssen, das nicht nur von Natur aus kleiner war, sondern auch verkleinert werden konnte. Darüber hinaus entwickelte Nantero eine Möglichkeit, Nanoröhren auf Silizium zu montieren.

Dies ermöglicht Nantero, Transistoren auf dem Siliziumsubstrat als Treiber zu verwenden. So wichtig, wenn nicht noch wichtiger, Nanteros CNT-basierte Vorrichtungen können auf Standard-CMOS-Produktionsanlagen hergestellt werden. Dies ist ein enormer Vorteil, da die Halbleiterhersteller, wenn überhaupt, nur minimale Umrüstungen vornehmen müssen. Denken Sie daran, dass es teurer ist, eine Spitzenfabrikation aufzubauen als die BIP von mehreren Dutzend Ländern.

Obwohl CNTs exotisch sind, sollten sich NRAMs ein wenig von jedem anderen Direktzugriffsspeicher wie Flash-Speicher oder ferroelektrischem RAM unterscheiden.

Tatsächlich scheint sich der Blitz in Bezug auf die Dichte einer Wand zu nähern (FRAM ist es auch, aber es war immer ein Nischenprodukt). Flash-Anbieter suchen nach einem möglichen Ersatz.

Es stellt sich heraus, dass NRAM dieser Ersatz sein könnte. Wie Flash ist NRAM nichtflüchtig. Nantero glaubt, dass NRAM in der Lage sein wird, die Dichten aktueller Flash-Speicher anzupassen und dass es theoretisch viel dichter gemacht werden könnte.

Da NRAMs auf Kohlenstoff basieren, der billig ist und Standard-CMOS-Produktionsausrüstungsverfahren verwendet (was nicht viel zu den Kosten beiträgt), ist NRAM fast sicher relativ kostengünstig.

Nantero hat eine Reihe von Produkten angekündigt, die auf Anwendungen ausgerichtet sind, bei denen Flash möglicherweise verwendet wurde. Sie umfassen Folgendes:

  • Ein Multi-Gigabyte DDR4-kompatibler nichtflüchtiger eigenständiger Speicher
  • Ein eigenständiger Chip, der als Cache für Solid-State-Laufwerke (SSDs) oder Festplattenlaufwerke (HDDs) konzipiert ist
  • Eine Linie von eingebetteten Erinnerungen

Nantero sagte, dass sein DDR4-ähnliches Produkt eine mit DRAM vergleichbare Geschwindigkeit zu einem niedrigeren Preis pro Gigabyte haben wird. (DDR4 ist ein synchroner dynamischer Direktzugriffsspeicher der vierten Generation mit doppelter Datenrate oder SDRAM.)

Der Cache, der auf nichtflüchtiger Technologie basiert, wird die Notwendigkeit einer Batterie-Sicherung beseitigen. Nantero sagte, dass dies eine dramatische Erweiterung der Cache-Größe ermöglicht und die SSD oder HDD erheblich beschleunigt.

Eingebettete Speicher können schließlich auf 5 nm skaliert werden (die fortschrittlichsten Halbleiter werden an den 10-nm- und 7-nm-Knoten hergestellt); Sie arbeiten mit DRAM-ähnlichen Geschwindigkeiten und arbeiten bei sehr hohen Temperaturen, sagte Nantero. Das Unternehmen sagte, dass die eingebetteten Speichergeräte für verschiedene IoT-Anwendungen, einschließlich der Automobilindustrie, gut geeignet sein werden.

CNT hat vorher enttäuscht, aber es gibt Anzeichen dafür, dass Nantero diesmal durchkommen könnte. Kürzlich haben einige der größten Industrieunternehmen der Welt in Nantero investiert, darunter Dell, Cisco, Kingston Technology, Schlumberger und drei "globale" Halbleiterhersteller, die Nantero noch nicht nennen wird.

Am ermutigendsten ist jedoch, dass Fujitsu die Technologie von Nantero lizenziert hat . Fujitsu entwickelt auch die Technologie und hat sich bereit erklärt, als Gießerei zu agieren. Fujitsu geht davon aus, dass die Einführung von NRAM embedded LSI im Jahr 2019 in die Massenproduktion gehen wird. Dies ist ein außergewöhnlicher Anspruch, wenn es nicht davon überzeugt ist, dass es geliefert werden kann.

In einem Video über die NRAM-Technologie erklärte Matsumiya Masato, Vice President Fujitsu, Leiter des Systemspeicherbetriebs des Unternehmens, dass Fujitsu 2019 die Massenproduktion von NRAMs in einem 55-nm-Prozess vorbereitet. Masato erklärte, dass NRAMs die sehr schnellen Schreibzeiten und den geringen Stromverbrauch von FRAM mit ähnlicher Schreibdauer teilen, aber NRAM ist auch bei hohen Temperaturen robust. Er sagte, dass wenn NRAM-Lese- / Schreibdichte und Speicherdichte verbessert werden, NRAM DRAM ersetzen könnte.

Es gibt viele vielversprechende Vorschläge für alternative Speicher, aber Nantero scheint das Potential von CNT ernten zu können, während mutmaßliche Konkurrenten immer noch grundlegende FuE-Arbeiten an verschiedenen Materialien und Gerätearchitekturen durchführen.

Silicon hat noch keine Sackgasse erreicht. Intels 3D XPoint SSDs werden als einer der schnellsten verfügbaren Speicher angesehen. Aber der Herstellungsprozess ist kompliziert und die Vorrichtungen sind teuer.

Die Anzahl der möglichen Alternativen zum herkömmlichen siliziumbasierten Speicher ist unüberschaubar. Einige basieren auf unterschiedlichen Materialien; andere auf verschiedenen Architekturen; einige auf beiden. Sie umfassen ein magnetisches RAM auf der Basis von Gadolinium und Eisen ; ein neues, nicht spezifiziertes ferroelektrisches Material, das als eines der ersten in seiner Kategorie alle Eigenschaften aufweist, die für Computerspeicher nützlich sind; und Diselenide und Molybdänit .

Ein neuer Ansatz sind Vakuum-Kanal-Transistoren ; ein anderes ist die Einbettung von Halbleitern mit Nanostrukturen. Und dann gibt es eine ziemlich gut sortierte Kategorie von möglichen Geräten, die auf exotischen physikalischen Phänomenen basieren, wie Quantenbits (Qbits), optische Quanteneffekte im Nanomaßstab und Skyrmionen .

Irgendwelche oder alle dieser Technologien könnten sich schließlich als wirtschaftlich rentabel erweisen, aber die meisten von ihnen befinden sich in einem Stadium, in dem Forscher noch immer die grundlegende Physik charakterisieren.