FRAM的未来是更高的密度


最近出现的许多内存问题都以3D Xpoint的形式出现在ReRAM,MRAM和PCRAM上。但是铁电RAM(FRAM)在小型利基设备中得到了成功。

去年对新兴内存年报,吹捧的ReRAM,MRAM和PCRAM的三个关键新兴的记忆保持在眼睛上。但它也指出,FRAM已在诸如大众运输卡,游戏系统和功率计之类的特定市场证明了自己,其主要吸引力在于执行写入操作时的低功耗。 FRAM产品已经存在很长时间了,主要是作为缓冲应用程序的专用缓存。甚至还有一些灵活的FRAM器件,“但对于利基应用,它们的密度相对较低。

实际上,FRAM已经存在了35年。它的非易失性和低功耗是它继续受到关注的原因,因为它对许多应用程序都至关重要。由于其开关能量低,FRAM通常具有很大的吸引力,需要非常低的能量来切换这种材料,因此如果正在编程或提高比特率,则需要投入很少的能量来扭转这种极化。与其他技术相比,FRAM的开关能量最低。

但是它也面临挑战,包括高昂的处理成本,大的存储单元和更大的芯片尺寸。可扩展性对于超越小型密度利基应用来说是必不可少的。

 
FMC的FRAM技术使用氧化ha作为栅极绝缘体,因此可以采用标准的HKMG晶体管并对其栅极绝缘体进行改性,使其成为铁电体,从而制造出非易失性HKMG晶体管。

FRAM的有效扩展可能是使用氧化f,该氧化物通常用于帮助在标准CMOS逻辑工艺中制造高K栅极电介质层。那激发了人们对铁电存储器的新兴趣。到目前为止,还没有新的产品可以利用这种材料,但是有几个研究项目正在进行中。它显示出有望实现某些高密度和与CMOS的兼容性。

但是,FRAM仍然面临与MRAM和ReRAM相似的挑战,包括受到晶体管尺寸的限制。

氧化f几乎可以用作所有高钾金属栅极(HKMG)工艺节点的栅极绝缘体,因此可以采用标准的HKMG晶体管并对其栅极绝缘体进行改性,使其成为铁电体,从而制造出非易失性HKMG晶体管- FeFET。在性能方面,该公司的技术可以在10到15纳秒的数量级内实现读写,同时在85度角下可以保持长达十年的保留时间。

由于FMC的FeFET存储器是从标准HKMG逻辑晶体管衍生而来的,因此该概念具有与CMOS基准线一样的固有可扩展性。这种可伸缩性对于保持较低的制造成本至关重要,包括使非易失性存储器消耗的芯片面积尽可能小。FeFET技术将在28或22 nm处击穿2至3层。FMC现在的重点是技术开发,并将其发展到可以被铸造厂认可的水平。

能够与现有的CMOS工艺集成并实现3D是可伸缩性的关键。还可以直接集成到晶体管规格中。这样可以减少占用空间并简化流程,这是可扩展性的重要推动力。

同时,FRAM有许多小密度,细分市场的应用。赛普拉斯半导体RAM业务部门表示,它不仅具有非易失性和低能耗的特性,而且还具有耐辐射性。总体而言,它是一种相当稳定的内存-以其目前可商购的形式-用于数据记录和备份之类的应用程序。

 
赛普拉斯最初推出了面向汽车和工业应用的Excelon FRAM,其低引脚数小封装选项的密度高达8Mb

Cypress FRAM产品包括其Excelon系列,该系列专门为自动驾驶汽车所需的高速非易失性数据记录而设计,但也正在逐步应用于医疗,可穿戴,物联网传感器,工业以及其他高级汽车应用中。Chandrasekharan说,Excelon FRAM已经提供2 Mb,4 Mb和8 Mb密度选项,而16 Mb正在开发中。由于FRAM显着降低了功耗,保留了数据并且对辐射不敏感,因此被认为是这些应用中EEPROM和NOR闪存的良好替代品。在植入式医疗设备中发现了很多用例,这些植入物有望在长达十年的时间内发挥作用。

但是赛普拉斯也在展望氧化oxide可能实现的更高密度,因为那时FRAM可能会超越数据记录范围,成为事实上的非易失性存储。

FMC还认为其FRAM技术已成为可行的存储类存储器,并且由于其多功能性,在机器学习和人工应用方面也具有很大的潜力。目标不是要取代诸如DRAM之类的更高密度的存储器,而是要针对其技术有实际应用的地方。


作者:宇芯电子,发布于:2020/07/24
原文:https://www.cnblogs.com/wridy/p/13372331.html