Intel разрабатывает ReRAM и MRAM, встроенные в 22-нм логику: подробности

Активно разрабатывается логическая встроенная энергонезависимая память («встроенная энергонезависимая память»), предназначенная для встраивания в новейшие SoC (система на чипе) и крупномасштабные микроконтроллеры (крупномасштабные микрокомпьютеры) и т. Д. До настоящего времени программный код ядра процессора в основном хранился во встроенной логической флэш-памяти («встроенная флэш-память»), встроенной в SoC и микрокомпьютеры. Однако в последнее время встроенная вспышка не в состоянии идти в ногу с миниатюризацией логики CMOS.

Утверждается, что предел миниатюризации встроенной вспышки составляет от 40 нм до 28 нм в узле логической технологии CMOS. Ожидается, что «встроенная энергонезависимая память» будет играть роль «встроенной вспышки» в 28 нм и более поздней логике CMOS.

Основной причиной того, что встроенная вспышка достигла технического предела миниатюризации, является то, что ячейка памяти встроенной вспышки представляет собой транзистор (транзистор, который сочетает в себе выбор ячейки и ее хранение). Поскольку это транзисторная технология, она должна быть совместима с технологией логических транзисторов CMOS. Тем не менее, КМОП логические транзисторы меняются от поколения к поколению. К ним относятся технология напряженного кремния, технология HKMG и технология FinFET. Во встроенной вспышке сложно следить за этими последовательными изменениями.

С другой стороны, во встроенной энергонезависимой памяти за хранение данных отвечает не транзистор, а двухэлементный элемент переменного сопротивления. Существуют три основных метода в соответствии с принципом различия в элементе хранения переменного элемента сопротивления. Память с изменением сопротивления (ReRAM), магниторезистивная память (MRAM), память с изменением фазы (PCM).

Общим для этих технологий является то, что они могут формировать элементы переменного сопротивления для хранения полуавтономно или полностью независимо от транзисторной технологии в логике. Ожидается, что с миниатюризацией логика транзисторов в будущем существенно изменится. Со встроенной вспышкой, которая является транзисторной технологией, практически невозможно создать план развития, соответствующий логике. С другой стороны, встроенная энергонезависимая память может следовать за миниатюризацией без каких-либо проблем, даже если миниатюризация логики продвигается, например, до 5 нм или менее. Будущее — это достаточная технология.

Кроме того, по сравнению со встроенной флэш-памятью во встроенной энергонезависимой памяти запись выполняется относительно быстро, напряжение источника питания относительно низкое, а количество масок, добавляемых к изготовлению логики CMOS, составляет всего около 3 (около 10 встроенных флэш-памяти). Есть такие преимущества, как По этой причине основные создатели кремния и крупные производители микрокомпьютеров активно работают над разработкой встроенной энергонезависимой памяти.

Базовая конфигурация микрокомпьютера с энергонезависимой памятью (встроенная энергонезависимая память)Преимущества замены встроенной флэш-памяти на встроенную энергонезависимую памятьТехнология внедрения встроенной энергонезависимой памяти. Вообще говоря, существуют технологии для формирования элементов памяти в контактах и ​​технологии для формирования элементов памяти в многослойной проводке.

Платформа с 22-нм технологией FinFET с низким энергопотреблением

В этих условиях Intel, которая активно работает в сфере кремниевого литейного производства, показала, что разрабатывает энергонезависимую память для встраивания логики («встраивание энергонезависимой памяти»). Затем часть результатов разработки была опубликована в Международном обществе ISSCC (лекции 13.2 и 13.3).

Объявлено о двух типах встроенной энергонезависимой памяти. Один из них — встроенный ReRAM (память с изменением сопротивления), а другой — встроенный MRAM (память с магнитным сопротивлением). Платформа CMOS логика та же. И то, и другое — «процесс 22 FFL от Intel (процесс FinFET с низким энергопотреблением 22 нм поколения)».

Обзор встроенной энергонезависимой памяти, разработанной Intel (ISSCC 2019). Авторы резюмировали из слайдов и докладов Intel

Плотность хранения разработанного встроенного ReRAM составляет 10,1 Мбит / квадратный мм, а плотность хранения встроенного MRAM составляет 10,6 Мбит / квадратный мм. Область ячейки памяти встроенного ReRAM не объявляется. Площадь ячейки памяти встроенной MRAM составляет 0,0486 кв. Преобразованное значение F2 (квадрат правила проектирования) равно 100 F2, и ячейка памяти не так уж мала. Емкость макета прототипа составляет 3,6 Мбит для встроенных макросов ReRAM и 7 Мбит для встроенных макросов MRAM.

Фотография оценочного кремния со встроенным макросом ReRAM (слева) и макетом подмассива памяти (справа). Из презентации Intel (лекция № 13.2)Оценочный кремниевый кристалл со встроенным макросом MRAM. Он имеет восемь встроенных макросов MRAM с объемом памяти 7 Мбит. Из слайда доклада Intel (лекция № 13.3). Компоновки кремниевого кристалла для разработки встроенного ReRAM и кремниевого кристалла для разработки встроенного MRAM схожи с точки зрения. Встроенные ReRAM и встроенные MRAM могут совместно использовать кремниевую матрицу для разработки

Читать быстро, но писать медленно

Время чтения данных разработанного встроенного ReRAM составляет 7 нс (напряжение питания 0,8 В, диапазон температур от минус 40 ° С до плюс 125 ° С), а время чтения данных встроенного MRAM составляет 4 нс (напряжение питания 0,9 В, диапазон температур от минус 40 ° С до плюс Оба довольно короткие, такие как 125 ° С С другой стороны, ни одна из записей данных не является такой быстрой. Как для встроенного ReRAM, так и для встроенного MRAM требуется время записи 10 мкс. Разница между чтением и письмом составляет примерно 1000 раз. Трудно сказать, что запись намного быстрее, чем встроенная флэш-память.

Характеристики считывания данных (шму-график) разработанного встроенного ReRAM. Из презентации Intel (лекция № 13.2)Данные чтения характеристик (шму график) разработанного встроенного MRAM. Из презентации Intel (лекция № 13.3)

Технология ячейки, чтобы улучшить производственный выход

Внедренная технология ReRAM и технология встроенного MRAM, разработанные Intel, используют технологию общего элемента для повышения производительности производства. Хотя есть небольшие отличия, в основном это технология той же идеи. Есть две элементарные технологии. Одна — это технология, связанная с записью, а другая — технология, связанная с ячейкой памяти для чтения.

Intel назвала «WVW (Write Verfy Write)» как технологию, относящуюся к письму. Когда выполняется одна запись данных, операция короткой записи (запись) и операция проверки чтения (проверка) повторяются. Когда пороговое напряжение достигнет желаемого значения, завершите операцию. Таким образом, пороговые значения ячеек памяти могут быть сделаны однородными с очень небольшими вариациями.

Временная диаграмма операции записи (MRAM) по технологии «WVW (Write Verfy Write)». Из презентации Intel (лекция № 13.3)Форма волны сигнала операции записи (MRAM) по технологии «WVW (Write Verfy Write)». Из презентации Intel (лекция № 13.3)

Технология, относящаяся к эталонной ячейке памяти, представляет собой технологию, в которой в качестве эталонной ячейки используется тонкопленочный резистивный элемент с высокой точностью, а не нормальная ячейка (ячейка, состоящая из одного транзистора и одного резистивного элемента). Хотя название технологии не было дано конкретно, эталонное сопротивление было названо «TFR (тонкопленочный прецизионный резистор)», чтобы отличить его от других резистивных элементов.

Высокоточный тонкопленочный резистивный элемент, называемый «TFR», имеет переменное значение сопротивления, и значение сопротивления точно регулируется, чтобы быть оптимальным значением для каждой кремниевой матрицы. При использовании TFR такие преимущества, как изменение эталонного значения (значения сопротивления) относительно небольшого изменения температуры и сбой из-за повторного считывания (нарушение чтения в эталонной ячейке памяти), не возникают.

Исследования и разработки встроенных ReRAM все еще идут

Отсюда, давайте представим обзор объявлений по встроенным ReRAM и встроенным MRAM.

Самое важное, что следует отметить из встроенного объявления ReRAM, — это то, что исследования и разработки все еще находятся в процессе завершения. Тот факт, что данные о долгосрочной достоверности, то есть никаких экспериментальных данных о количестве перезаписываемых данных и сроках хранения данных, были опубликованы, вовсе не предполагал, что исследование все еще находится на начальной стадии. Кроме того, существует значительный разброс данных о частоте отказов чтения для макроса 3,6 Мбит, что также указывает на наличие большого пространства для технического усовершенствования.

Схема разработанной встроенной технологии ReRAM. Из презентации Intel (лекция № 13.2)

Завершена встроенная технология MRAM до уровня массового производства

С другой стороны, Intel призывает, чтобы встроенная технология MRAM была разработана до уровня, который может быть массово произведен путем включения ее в продукты. В дополнение к долгосрочной надежности, такой как время перезаписи данных и время хранения данных, были также опубликованы данные о надежности, когда кремниевая матрица была запечатана в пакет и применена высокотемпературная обработка для пайки.

Частота отказов при хранении данных, когда кремниевая матрица запечатана в упаковку и применена высокотемпературная обработка для пайки. Результаты теста для встроенного макроса MRAM 7 Мбит. Из презентации Intel (лекция № 13.3)Схема разработанного встроенного MRAM. Из презентации Intel (лекция № 13.3)

Энергонезависимая память следующего поколения, такая как MRAM, ReRAM и PCM, скоро будет популяризирована как встроенная память в передовой логике. Во-первых, он играет роль встроенной флэш-памяти. Переход от встроенной флэш-памяти к MRAM или ReRAM, PCM уже решен. Следующий сценарий является альтернативой встроенной SRAM. Хотя препятствие стоит дорого, это определенно мечтательная проблема развития. Я с нетерпением жду прогресса исследований и разработок.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

нажмите Enter и отправьте ваш комментарий
Пожалуйста, введите ваше имя

30 − = 23
Powered by MathCaptcha

Почитать

Обзор Huawei Band 3 Pro: 4 главные особенности нового браслета

14 марта компания Huawei официально выпустила смарт-группы серии Huawei band 3, включая Huawei band 3 и Huawei band 3 Pro. Huawei band 3 Pro...

Топ-10 лучших ноутбуков на процессоре Intel Core i7, руководство для выбора 2019

Ищете ноутбук, который может заменить ваш высококачественный обычный компьютер, без потери мощности в работе? Тогда вам нужно смотреть не на что и лучше, чем...

5 лучших смартфонов с упором на видео, фото камеры 2019

Смартфоны не могут быть идеально решающими все задачи. Если делать все по максимальному уровню, то цены будут огромными, а функционал не всегда востребованным весь....

Xiaomi Redmi Note 7 4G обзор, характеристики, фото и отзывы

Смартфоны производства бренда Xoaomi всегда являются одними из самых ожидаемых на рынке. Они интересны многим потребителям, поэтому новые модели в средней ценовой нише всегда...

Полный обзор Xiaomi Poco X3, характеристики и тестирование смартфона

Даже если вы не знакомы с Poco X2 , вы, должно быть, встречали его в руководствах по покупке или во многих наших обзорах. Это потому, что он...

Обзор жесткого диска WD Black D10 8 ТБ

Обзор внешнего накопителя WD Black D10: резервное копирование для консолей и компьютеров В течение многих лет Western Digital выпускает одни из лучших жестких дисков в...

Большой телевизор: стоит ли покупать, советы и статистика

В мире технологий это бесконечная битва за создание чего-то самого маленького и самого тонкого или самого большого. Когда дело доходит до телевизоров, мы наблюдаем неуклонное...

Обзор AMD Athlon 240GE и 220GE: недорого и мощно

AMD медленно захватывает долю рынка у Intel, поскольку гигант по производству чипов борется с продолжающейся нехваткой 14-нм процессоров. Корпорация Intel, нацеленная на максимизацию прибыли в...

Лучшие спортивные часы GPS 2019: что выбрать для занятий спортом для себя

Мир спорта и часы в этом году переживают большой взлёт возможностей. Многие компании предлагают различные варианты спортивных умных часов, в каждые из которых закладываются...

9 лучших внешних жестких дисков 2019 года, сравнение и обзор возможностей

Мне приходилось подбирать внешний жесткий диск и я потратил на это достаточно много времени. Информации было мало, а вариантов для покупки много. Пришлось досконально...

Energizer Power Max P18K Pop самый мощный телефон по батарее: 18 000 мАч

В этом году MWC, безусловно, полон сюрпризов и сумасшедших объявлений. Последний из них - от Energizer (вы знаете, бренд аккумуляторов с кроличьим талисманом) и...

Обзор и тестирование 28-ядерного Intel Xeon W-3175X: разблокирован к разгону

Процессор Intel Xeon W-3175X представляет собой 28-ядерный полностью разблокированный процессор, способный к разгону, что является редкостью среди компонентов Xeon. Окончательная цена процессора составила 3000...

Nokia 9 PureView новый флагман, полный обзор

Рынок смартфонов конечно перегрет моделями и производителями. Если раньше потребитель мог сориентироваться между 4-5 производителями, то многочисленные новые бренды, особенно из Китая совсем разделили...

AMD Radeon VII с памятью на 16 гб, полный практический обзор и тестирование

AMD выпустила свою видеокарту Radeon VII. Radeon VII (произносится как «семерка») - самый неожиданный выпуск этого года. Это первый в мире графический процессор, построенный...

Полный обзор и тестирование: AMD Ryzen 9 3900X и Ryzen 7 3700X

Новые процессоры от AMD стали уже частью сообщества в плане ожиданий новых интересных новинок. После выхода в целом семейства Ryzen, который в России стали...

Huawei Honor band 4 и Xiaomi Mi band 3: какой выбрать?

Среди умных браслетов как Honor band 4, так и Xiaomi Mi band 3 имеют высокое соотношение цены и качества. Итак, какой из них вы...

Возвращение Samsung в 2019: фото видео возможности камеры S10

Независимо от имеющегося бюджета, в мире Android теперь есть смартфон практически от любого производителя, который может делать красивые фотографии. Например, обладает невероятными возможностями обработки...

Описание и особенности основных технологий быстрой зарядки

В настоящее время основной популярный мобильный телефон всегда находится в работе, мы смотрим видео, читаем новости, звоним, общаемся и всё это вызывает в какой...

Топ 5 китайских смартфонов по цене до 200 долларов — 2019 год

При создании этого обзора смартфонов в цене до 200 долларов или до 13 000 рублей я столкнулся с дилеммой, что многие новинки по сути...

Android Pie доступен на всей линейке Huawei Mate 9

Линейка Huawei Mate 9, выпущенная в конце 2016 года, имела большой популярный успех. Более чем через два года после запуска приятно видеть, что китайский...

Обзор Xiaomi Black Shark — самый мощный игровой смартфон

Black Shark, что в переводе означает "Чёрная акула" - лучший игровой телефон по мощности, в который Xiaomi вложила деньги и технологии. Черная Акула привлекла...

Как очистители воздуха стали новейшим увлечением для здоровья

Технологий за большинство очистителей воздуха - НЕРА (High-Efficiency частиц воздуха) фильтров - первый вышел на рынок в 1950 - х годах. В течение десятилетий...

Трейлер Игра престолов смотреть онлайн с русским переводом

Скоро наступит 8 сезон популярного сериала "Игра престолов", и в последние полтора года мы ждали это продолжение. Трейлер финального сезона Игра престолов с русским...

Обзор материнской платы GIGABYTE Z390 Aorus Master: надежная и интересная

Основной рынок материнских плат по-прежнему в основном ориентирован на геймеров и игровые возможности. Говорить о том, что устройство является «игрой», от полезного до бессмысленного, явно...