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应用材料公司实现物联网与云端运算适用的新型记忆体

日期:2019-07-11 09:42:25 来源:物联商业网 阅读次数:501 分享:

应用材料公司因应物联网 (IoT) 和云端运算所需的新记忆体技术,推出创新、用于大量制造的解决方案,有利于加快产业采纳新记忆体技术的速度。

现今的大容量记忆体技术包括 DRAM、SRAM 和快闪记忆体,这些技术是在数十年前发明,已广为数位装置与系统所採用。新型记忆体-尤其是 MRAM、ReRAM 与 PCRAM-提供独特的优点,但是这些记忆体所採用的新材料,同时为大量生产带来了相当程度的挑战。应用材料公司今日推出新的製造系统,能够以塬子级的精準度,进行新式材料的沉积,而这些新材料是生产前述新型记忆体的关键。应用材料公司推出了该公司迄今为止所开发过最先进的系统,让这些新型记忆体能够以工业级的规模稳定生产。

应用材料公司资深副总暨半导体产品事业群总经理帕布.若杰 (Prabu Raja) 博士表示:「今日所推出的新 Endura® 平台,是应用材料公司所创造过最精密的晶片制造系统。应用材料公司广泛的产品组合,为我们公司提供独特的能力,以整合多项的材料工程技术与内建量测技术,打造出至今才有办法实现的新型薄膜与结构。这些整合的平台说明新材料与 3D 结构如何扮演关键的角色,为运算产业提供全新的方式,以提升效能、减少耗能和改善成本。」

IBM 研究室半导体、AI 硬体与系统副总裁 Mukesh Khare 表示:「IBM 多年来一直带头致力于研发新型记忆体,而随着 AI 时代需要提升晶片的效能与效率,对这些新记忆体技术的需求也不断增加。新的材料与装置类型可以扮演重要的角色,实现物联网、云端与 AI 产品适用的高效能、低耗能嵌入式记忆体。应用材料公司的大量製造解决方案,有助于加快这些新型记忆体在整个产业的普及速度。」

SK 海力士先进技术薄膜事业群总监陈成坤表示:「改善资料中心的效率,是云端服务供应商与企业客户的重要优先任务。除了提供 DRAM 与 NAND 的持续创新,SK 海力士也率先开发新一代的记忆体,以协助大幅提升效率和降低耗电量。我们看重与应用材料公司的相互合作,加速开发新材料与大量製造技术,为具前景的新型记忆体而努力。」

威腾电子(Western Digital)研发副总裁Richard New 表示:「随着AI、机器学习与物联网的精进,工作量日趋资料密集与复杂,需要创新的记忆体技术方能有效率处理资料。应用材料公司所提供的重要技术,正可协助加速这些新兴的记忆体如MRAM、 ReRAM 和 PCRAM 的可行性。」

应用材料公司实现物联网与云端运算适用的新型记忆体

适用于物联网的 MRAM

电脑产业正在建构物联网,其中将会有数百亿个装置内建感测器、运算与通讯功能,用来监控环境、作决策和传送重要资讯到云端资料中心。在储存物联网装置的软体与 AI 演算法方面,MRAM (磁性随机存取记忆体) 是储存用记忆体的首选之一。

MRAM 採用硬碟机中常见的精緻磁性材料。MRAM本来就是快速且非挥发性,就算在失去电力的情况下,也能保存软体和资料。由于速度快与元件容忍度高,MRAM 最终可能做为第 3 级快取记忆体中 SRAM 的替代产品。MRAM 可以整合于物联网晶片设计的后端互连层,进而实现更小的晶粒尺寸,并降低成本。

应用材料的新 Endura® Clover™ MRAM 物理气相沉积 (PVD) 平台,是由 9 个独特的晶圆处理反应室组成,全都是在纯净、高真空的情况下完成整合。这是业界第一个大量生产用的 300 mm MRAM 系统,每个反应室可个别沉积最多 5 种不同的材料。MRAM 记忆体需经过至少 30 种不同材料层的精密沉积製程,其中某些材料层可能比人类的头髮还细微 50 万倍。製程中即使是厚薄度只有塬子直径一丁点的差异,就会对装置的效能与可靠性造成极大的影响。Clover MRAM PVD 平台包括内建量测功能,可以用次埃级 (sub-angstrom) 的灵敏度,在 MRAM 层产生时测量和监控其厚度,以确保塬子层级的均匀性,同时免除了暴露于外部环境的风险。

Spin Memory 公司执行长 Tom Sparkman 表示:「MRAM 是一种极为快速、元件容忍度高的非挥发性记忆体,有望在物联网与 AI 应用中,取代嵌入式快闪记忆体和第 3 级快取 SRAM。应用材料公司大量生产系统的推出,成为生态系统巨大的助力,我们很高兴能够与应用材料公司合作,提供 MRAM 解决方案并协助加快 MRAM 的採纳速度。」

云端中的 ReRAM 与 PCRAM

随着资料量产生呈现指数性遽增,云端资料中心也需要针对连结伺服器和储存系统的资料路径,达成这些路径在速度与耗电量方面的数量级效能提升。ReRAM (电阻式随机存取记忆体) 与 PCRAM (相变随机存取记忆体) 是快速、非挥发性、低功率的高密度记忆体,可以做为「储存级记忆体」,以填补伺服器 DRAM 与储存记忆体之间,不断扩大的价格与性能落差。

ReRAM 採用新材料製成,材料的作用类似于保险丝,可在数十亿个储存单元内选择性地形成灯丝,以表示资料。对照之下,PCRAM 则採用 DVD 光碟片中可找到的相变材料,并藉由将材料的状态从非晶态变成晶态,以进行位元的编程。类似于 3D NAND 记忆体,ReRAM 和 PCRAM 是以 3D 结构排列,而记忆体製造商可以在每一代的产品中加入更多层,以稳健地降低储存成本。ReRAM 与 PCRAM 也提供编程与电阻率中间阶段的可能性,让每个储存单元可以储存多个位元的资料。

相较于 DRAM,ReRAM 与 PCRAM 皆承诺未来可大幅降低成本,而且读取效能也比 NAND 和硬碟机快上许多。ReRAM 也是未来记忆体内运算架构的首要候选技术,能将运算元件整合于记忆体阵列中,以协助克服 AI 运算相关的资料移动瓶颈。

应用材料的 Endura® Impulse™ 物理气相沉积 (PVD) 平台适用于 PCRAM 与 ReRAM,包含最多 9 个在真空下进行整合的处理反应室及内建量测功能,能够以精密的方式进行沉积,以及控制这些新型记忆体中所使用的多成分材料。

Crossbar 公司执行长暨共同创办人 George Minassian 表示:「若要实现最高的装置效能、可靠性与耐久性,让 ReRAM 记忆体中所使用的新材料均匀地沉积,可说是至关重要。在与记忆体和逻辑客户的 ReRAM 技术合作中,我们指定使用应用材料公司的 Endura Impulse PVD 系统搭配内建量测功能,因为这样的组合可促进这些关键指标达成突破。」


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