本刊記者 楊迪娜

Kilopass推出顛覆DRAM產(chǎn)業(yè)的VLT技術(shù)

本刊記者 楊迪娜

2016年移動電話、平板電腦數(shù)量增長緩慢,其背后的數(shù)字移動芯片市場的發(fā)展逐漸低迷,而隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起,服務(wù)器/云計算市場卻需求巨大,這其中就包含500億美元的DRAM市場,新的存儲技術(shù)正在加速向云計算遷移。Kilopass這家在美國硅谷的技術(shù)公司則開辟了嵌入式非易失性存儲器的新領(lǐng)域,此次他們帶來了革命性的VLT技術(shù),改變了目前發(fā)展單一的DRAM產(chǎn)業(yè)格局。

現(xiàn)有DRAM市場的困境

IC Insights預(yù)測,2014年到2019年間的DRAM市場復(fù)合年均增長率為9%,由此可以看到DRAM市場的增長速度快于整個芯片市場的增長,而隨著物聯(lián)網(wǎng)市場的崛起,服務(wù)器和大型服務(wù)器集群需要越來越高效的存儲容量和更快的速度,存儲器的容量也會消耗大量的功耗,目前這一代20 nm的DRAM應(yīng)當(dāng)遷移到20 nm以下的工藝,這樣才能提供更低功耗。

當(dāng)前DRAM技術(shù)的存儲單元基于1個晶體管并搭配一個電容器,這種存儲單元尺寸很難進(jìn)一部縮小。因?yàn)檩^小的晶體管帶來更多的漏電流,且較小的電容器結(jié)構(gòu)擁有更少的電容量,這將導(dǎo)致兩次刷新之間的間隔時間必須縮短。當(dāng)前基于一個晶體管+一個電容器存儲單元結(jié)構(gòu)的DRAM并不是合理解決方案,DRAM行業(yè)正處于如何提高存儲器性能并要同時降低功耗的技術(shù)困境之中,如何突破這種困境?Kilopass首席執(zhí)行官Charlie Cheng為大家?guī)砹丝梢愿淖僁RAM產(chǎn)業(yè)格局的VLT新技術(shù)。

Kilopass的VLT技術(shù)顛覆DRAM產(chǎn)業(yè)

Kilopass以一次性可編程(OTP)存儲器技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者而聞名,此次為DRAM市場帶來新的革新,Kilopass首席執(zhí)行官Charlie Cheng在發(fā)布會上為大家詳細(xì)解讀了此項技術(shù)。

(1)什么是VLT技術(shù)

晶閘管是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電子器件,在電學(xué)上等效于一對交叉耦合的雙極型晶體管。由于鎖存的形成,這種結(jié)構(gòu)非常適合存儲器;與當(dāng)前基于電容的DRAM相比,晶閘管內(nèi)存不需要刷新。

Kilopass的VLT通過垂直方式實(shí)現(xiàn)晶閘管架構(gòu),從而使存儲單元更加緊湊。緊湊的結(jié)構(gòu)加上所需的物理器件,構(gòu)造出制造工藝簡單的交叉點(diǎn)內(nèi)存,這將帶來一項與DDR標(biāo)準(zhǔn)兼容,并且比當(dāng)前頂尖的20 nm DRAM制造成本低45%的新技術(shù)。Charlie Cheng談到,受工藝和技術(shù)壁壘的限制,DRAM技術(shù)自2010年以來就放緩了前進(jìn)的步伐,而VLT技術(shù)則可以改變這一困境。

此外,VLT不需要復(fù)雜且高功耗的刷新周期,基于VLT的DDR4 DRAM將待機(jī)功耗降低了10倍,可降低到50f A/bit以下,且仍將性能提高15%。最為關(guān)鍵的是, VLT避開了傳統(tǒng)DRAM制造中最大的挑戰(zhàn),即溝電容的制造,從而規(guī)避了相關(guān)的專利沖突。

(2)VLT技術(shù)為DRAM產(chǎn)業(yè)帶來的好處

傳統(tǒng)存儲器的讀寫方式只能依靠電壓的不同來解讀,當(dāng)存儲器的制造工藝由20 nm降到7 nm甚至5 nm時,這一讀寫方式就要受到很大的挑戰(zhàn)。Kilopass公司的VLT技術(shù)則解決了這一難題,通過將讀寫信號“0”和“1”的信號區(qū)別拉到了108倍,從而能夠清晰地區(qū)別信號,讀寫數(shù)據(jù)。不僅如此,新的VLT技術(shù)無需新材料,與傳統(tǒng)的CMOS工藝兼容,同時還可以進(jìn)行非常快速的讀寫,甚至可以實(shí)現(xiàn)0.1 p A的低功耗。

Charlie Cheng很自豪地表示,突破性的技術(shù)往往來自于小型的初創(chuàng)公司,Kilopass默默地做到了,他們一直致力于技術(shù)的研發(fā)和授權(quán)。VLT給工藝制造上帶來的改變是,它可以在現(xiàn)有的溝槽工藝中使用,無需傳統(tǒng)的電容,并且有著更高的產(chǎn)品良率和更低的成本。

由于VLT技術(shù)省去了帶漏電的、高功耗電容結(jié)構(gòu),省去了數(shù)據(jù)刷新,即使在120℃的高溫下還可以節(jié)省耗電時間,這樣刷新周期更快,讀寫速度更快。

(3)VLT技術(shù)提高了DRAM產(chǎn)品良率

Kilopass公司可以對大批量生產(chǎn)產(chǎn)品做出精準(zhǔn)預(yù)測,他們設(shè)計了1000倍速的模擬器,可用精準(zhǔn)軟件的方式模擬產(chǎn)品,這其中有超過30種的測試程序,214種不同的VLT參數(shù)變化并在20 nm至31 nm工藝上通過驗(yàn)證,由此帶來的結(jié)果是,對客戶的生產(chǎn)參數(shù)窗口和產(chǎn)品良率目標(biāo)可提早15個月確定。

VLT技術(shù)對國內(nèi)DRAM市場的幫助

全球DDR存儲器市場在總產(chǎn)值為3500億美元的全球半導(dǎo)體市場中占據(jù)了超過500億美元的份額,中國政府也想促進(jìn)國內(nèi)半導(dǎo)體市場的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,試圖進(jìn)入這個領(lǐng)域。然而,DRAM市場已經(jīng)十分成熟,且由三星、海力士、美光等公司占據(jù)了大量的市場份額,中國想自主進(jìn)入DRAM市場不容易,且獨(dú)自設(shè)計DRAM有很大難度,如果采用Kilopass的VLT技術(shù),則可以不用受到巨頭們的特別授權(quán),即可自由進(jìn)入這個市場,也是雙贏的好事。

Kilopass默默地在技術(shù)研發(fā)上不斷改進(jìn)和創(chuàng)新,會給DRAM產(chǎn)業(yè)帶來怎樣巨大的影響,拭目以待。