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記憶體產業狂想曲--下一代候選技術誰出?

上網時間: 2009年12月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:PCRAM  MRAM  FeRAM 

任何技術的成功,都應該在首次應用多年後才加以衡量,而不是在走出開發實驗室之際。許多技術先進的產品終究失敗了,但有許多較簡單的產品歷經多年後取得了高營收。針對任何新興技術的未來進行預測,都必須根據新產品所提供的少許資訊,以及從類似產品的純歷史觀點基礎上進行,不能寄希望於預測未來事件和人類行為。只有時間能夠證明一切。

在實驗室以及新聞報導中對於所謂‘通用記憶體’(universal memory)的討論也許已經有10年時間了。雖然10年的時間或許看起來不算長,但在半導體世界中已經非常漫長。試想在1999年時256MB的DRAM還被當作是高階產品,而250nm邏輯製程如果算不上非常尖端的技術,至少也是先進製程技術。在消費產品中,蘋果(Apple)才剛在iMac系列電腦中刪除了1.44MB的軟碟機,Iomega的100MB Zip硬碟就已經十分流行了。當時USB驅動器剛剛推出,容量在8MB左右,但價格與任何新技術一樣昂貴。(而今,4GB的USB隨身碟就如同傳統的鉛筆和尺一樣,已經成為小學六年級學生必備的文具用品了!)

以上對於記憶體發展之路的回顧不僅僅是懷舊之心使然。記得就在Zip驅動器的全盛時期,三種‘第一輪’的競爭技術──PCRAM、MRAM和FeRAM──就已經被認為是通用記憶體的候選技術。時至今日,對於候選技術的爭論仍然未曾稍歇。

相變RAM(PCRAM,或Numonyx公司簡稱其為PCM)終於問世了。日前在Chipworks公司反向工程(reverse engineering)的部落格上出現了這樣的敘述:‘期待已久的相變記憶體’(PCM)。這句話貼切地表達出PCRAM商用化上市的漫長旅程。然而,考慮到近年來積極的行銷以及有關PCM的新聞媒體報導,部落格版主也許要再更為強調這一種期待的心情啊!

事實上,1970年代的相變記憶體還有一個別名──Ovonic Unified Memory (OUM),當時256位元版本還曾出現在電子期刊的封面上。現在,你可能看到一些介紹PRAM的參考資料,似乎意味著PCRAM是一種‘完美的’RAM。

Chipworks公司針對Nymonyx PCRAM的反向工程分析證明,PCRAM產品終於成功了。記憶體陣列的剖面圖顯示,PCRAM單元似乎由至少一個‘上層’的矽化物觸點以及一層壓縮在阻障層中的相變材料組成。這種結構位於鎢插銓(tungsten plug)的頂部。

看看有關PCRAM的一些早期專利可以發現,英特爾(Intel)公司較傾向於採用電阻式加熱,其相變材料的形狀由側壁間隔層定義。事實上,美國7049623專利號描述了由氣孔和側壁間隔層定義的相變材料形狀。相變材料再被上電極和下電極連接。

總之,採用更高解析度的傳輸電極顯微鏡和化學分析方法,針對實際的PCM單元結構進行全面分析後,就能瞭解任何已發佈專利的相關資訊。

圖說:Freescale公司的MRAM裸片顯微圖。
圖說:Freescale公司的MRAM裸片顯微圖。

大約在今年9月底,三星公司發佈了一款512Mb的元件。這樣的位元密度強調說明PCRAM將衝擊更高位元密度的記憶體市場。三星公司暗示,在NOR快閃記憶體插槽使用PCRAM,可望節省20%的功耗。

在所有第一輪候選技術中,PCRAM可能獲得了最多的媒體關注(包括本文),儘管它是最後一個開發出來的技術。

磁阻RAM(MRAM)較PCRAM更早一點上市,首先是飛思卡爾在2005年推出的首款元件。雖然MRAM不再位居新聞版面的頭條,但在半導體世界中也曾一度引起熱烈迴響。許多人希望MRAM能夠什麼都做,包括作為微控制器的晶片上快取。畢竟這只是一種交叉元件,可用於佈線層之間交叉處的後端處理。


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