这两种新型存储技术即将兴起

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而据我们所知,在过去的五年中,Arm Research团队一直在努力开发基于相关电子材料(CeRAM)的新型非易失性存储器。为了集中精力在半导体市场上,它将把其所有相关IP转移给Arm分拆公司Cerfe Labs,而Arm也获得了该公司的部分股权。

作为交易的一部分,Arm将把其超过150个专利家族的完整CeRAM IP产品组合转让给Cerfe Labs,这将成为相关CeRAM技术路线图的基础。Cerfe Labs将依次致力于开发和许可基于CeRAM和铁电晶体管(FeFET)的新型非易失性存储器。

什么是CeRAM

在过去的十年中,业界一直在寻求开发电阻式RAM(RRAM),因为其功耗低且访问延迟小。在这一发展过程中,研究人员转向使用诸如NiO之类的过渡金属氧化物(Transition metal oxide :TMO),其中的“filaments”在较高的“electroforming”电压和电流下生长。

存储方案涉及电极之间这些filament的连接和断开。

另一方面,CeRAM是一种使用TMO且没有filament和electroforming的电阻式存储器。该技术利用了TMO具有不完整的3D或4D原子壳(atomic shells)的事实,这些壳经历了量子相变,涉及由电场或电压引起的化合价变化。

在实际生长中,我们可以看到,通过采用适当的掺杂技术清除NiO,可以获得导电的NiO,该导电的NiO可以在其电绝缘状态和导电状态之间进行非常快速,可逆的非易失性体转变。过去,这些转换仅在高压和高温下才有可能,但现在可以在室温下以低开关电压和低电流实现。操作的关键是可逆的金属到绝缘体的过渡(MIT),其根源于Nevill Mott爵士和John Hubbard的工作。

CeRAM操作的一个独特功能是其单点氧化和还原(意味着电子的损失和增益)。对于CeRAM的活性材料,氧化和还原是通过量子隧穿效应在相同的镍离子位点发生的。从那时起,对正在发生的事情的解释变得极为复杂,并且依赖于那些用于处理单晶电子产品的效果所不熟悉的效果。

对于NiO,需要0.6 V的电压来写入绝缘状态,而需要1.2 V的电压来写入导电状态。对于RRAM来说,这是一种很有前途的技术,因为它提供高达10飞秒的读取速度和0.1 V至0.2V的读取电压,使其成为一种非常快速且低功耗的技术。

什么是FeFET

FeFET是一种场效应晶体管,可以用作非易失性存储器的一种形式。

该晶体管本身的布局与标准MOSFET非常相似:它是具有栅极,漏极和源极的三端MOS器件。不同之处在于,FeFET包括位于器件的栅极和源极-漏极导电区之间的铁电材料。

通过向器件的栅极施加电场,它会在铁电材料中产生永久性的电场极化。这样的结果是即使断电,设备也可以保持状态并保持状态。

它为非易失性存储器提供了一个有希望的选择,因为它与MOSFET的相似性使其易于理解并与许多现有CMOS技术兼容。

附:FeFET详细介绍

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