Новости

Памяти всех типов смотрят на давления по мере того как требования растут для большей емкости, более недорогих, более быстрых скоростей, и более низкой силы отрегулировать вылазку новых данных будучи произведенными ежедневно. Ли солидные типы или новые подходы памяти, необходима, что держит продолжаемая работа масштабировать двигать вперед как наша потребность для памяти растет на ускорении темпов.

«Данные новая экономика этого мира,» сказал Naga Chandrasekaran, старший вице-президент разработки технологий на микроне в пленарном представлении на недавнем конференции IEDM.

Chandrasekaran дало некоторые примеры которые иллюстрируют взрыв в данных. Для здравоохранения самостоятельно, индустрия произвела 153 exabytes данных в 2013, номера который вероятно вырос мимо 15 раз в 2020. Также 10 миллиардов мобильные устройства в пользе, каждая из произведет, сохранит, поделит и течет новые наборы данных. В глобальном масштабе, полная сумма данных будучи произведенной каждый день где-то заказанн 2,5 байт квинтильона, и номер поднимает быстро.

Эта волна данных была большим водителем за ростом индустрии обломока в 2020. На симпозиуме стратегии индустрии SEMI на этой неделе, аналитики указали на это как один из больших сюрпризов в продолжаемом росте индустрии обломока, несмотря на ожидания что номера танк должный к пандемии.

«Память был важным элементом,» сказал Марио Моралеса, вице-президента программы для включать технологии и полупроводники на IDC. «Память выросла 10,8%. Но NAND вырос больше чем 30%.»

Весь из этих данных требует памяти в течении своего времени существования, и представление IEDM клало вне 3 основных заботы для 3 категорий памяти: Вспышка ДРАХМЫ, NAND, и новые технологии.

Проблемы шкалирования ДРАХМЫ
ДРАХМА остается ключевым компонентом большинств решений. Доказано, дешевый, и вообще надежный. Но оно также далеко от идеального. 3 вопроса выделили на деле IEDM с rowhammer, допустимым пределом чувства, и стогом ворот.

«На стороне прибора ДРАХМЫ с продолжаемым боковым шкалированием, мы смотрим на проблемы с молотком строки, который широко известное явление где, когда линия слова постоянно обращаться к [то есть, она получает бить молотком молотком], обязанность клонит аккумулировать в местах ловушки на интерфейсе,» сказал Chandrasekaran микрона. «Позже, когда эти обязанности выпущены, должный для того чтобы перемещаться диффузия, они проникают к соседским битам и результатам в увеличении обязанности. Это может причинить механизм данн-потери и может быть проблемой безопасностью.»

Перемещаясь обязанности медленно нарушают содержание соседских клеток – немного с каждым доступом. После того как достаточные времена в быстрой последовательности, клетки жертвы могут потерять их государство впереди следующего освежите цикл.

Венди Elsasser, выдающийся инженер на руке, согласилось. «Молоток строки остается значительным вопросом безопасности, и он был документирован во множественных бумагах о том, как биты могут слегка ударить для того чтобы приобрести доступ в безопасные регионы памяти,» ей сказал.

Это нет новой проблемы, но основополагающий вопрос получает хуже с каждым поколением. «По мере того как мы масштабируем ДРАХМУ с плоскостным шкалированием, соседское влияние клетки может стать влиянием клетки близко-соседа, и больше клеток клонят получить плотно сжатыми,» сказал Chandrasekaran. «И эта проблема как раз получает хуже по мере того как мы продолжаемся масштабировать более тонкие драхмы.»

Потому что это трудная проблема для того чтобы исключить прямое, решения фокусировали на контроле – или выдающ раньше освежите для того чтобы восстановить все ослаблятьые клетки или достигалось предотвращение более дальнеишего доступа после предела. JEDEC добавляло некоторые режимы и команды, фокусируя как на обломоке ДРАХМЫ, так и на регуляторе ДРАХМЫ, но те смягчения, не решение к вопросу первопричины.

Логика можно добавить, что к ДРАХМЕ самой обнаружила возможные нападения, и создатели IP памяти работали для построения в более сильных защитах. «Мы тратим логику оборудования для того чтобы обнаружить такой доступ, и после этого мы proactively ограничиваем доступ к тем строкам,» заметили Vadhiraj Sankaranarayanan, старший технический директор по маркетингу на Synopsys. «Только оно нет это представлени-эффективное. Альтернатива была бы proactively освежить строки за теми строками которые получают бить молотком молотком.»

Для причин представления и силы, некоторая из ответственности за обнаруживать нападения было положено в регулятор. «Разнообразие методы которые можно использовать в регуляторе, потому что регулятор одно которое оркеструет движение идя на канал,» Sankaranarayanan добавили.

О первопричине, опытно-конструкторские работы клетк-улучшения продолжаются, но болееузкие клетки делают этим продолжая проблему — особенно соединянный с потребностью держать размеры плашки разумной и уменьшать все дополнительные цены обработки или материалов.

Следующая проблема при масштабировании ДРАХМЫ включает сужать допустимый предел чувств-усилителя. «Допустимый предел чувства уменьшит когда уменшения емкости клетки, управляя нами для увеличения коэффициента сжатия и для того чтобы ввести новые материалы,» сказал Chandrasekaran. «Но даже с самым идеальным диэлектрическим материалом – воздушным зазором – будет брошена вызов бит-линия сопротивление/характеристики емкости по мере того как мы масштабируем, потому что почти никакое пространство между 2 сдержанных линии. И это ограничивает какие диэлектрические материалы мы можем положить внутри и окончательно бросаем вызов наш допустимый предел чувства.»

К тому же, более небольшие транзисторы водят косвенно к уменьшенному допустимому пределу чувства. «По мере того как зона транзистора усилителей чувства получает уменьшенной так, что мы сможем получить лучшую эффективность массива, изменение порог-напряжения тока увеличит,» сказал он. Это определенная проблема для аналоговых схем, и оно будет требовать продолжаемой работы для продолжаемого масштабирования.

Масштабирование со стогом ворот драхмы традиционным недорогим также бежит в силу и проблемы производительности. «Высокопроизводительные ворота поликристаллическ-кремния CMOS с технологией ворот-окиси oxynitride кремния основное направление в индустрии ДРАХМЫ на десятилетия,» сказал Chandrasekaran. «Она известна, и очень хорошее стоить решение. Однако, оно смотрит на несколько проблем во встрече требовал EOT (соответствующая толщина окиси) масштабируя для встречи силы и представления.»

Альтернативное решение высоко--K окись ворот и металл-ворота CMOS. И этих технологий общий в мире технологии логики и привлекательный вариант для шкалирования CMOS памяти. Это также обеспечит лучший привод, меньше изменения, и характеристики транзистора соответствуя.

Но это нет как раз простого дела переключая процессов. Принятие этой технологии в памяти будет требовать осторожного прибора проектируя для того чтобы включить приборы периферии и края и иметь хорошую совместимость с интеграцией массива. И всему из этого нужно случиться пока держащ доступность драхмы жаждать.

внезапные масштабируя проблемы 3D
Движение от плоскостного к 3D штабелировало флэш-память NAND имеет, в настоящее время, разрешило вопрос иметь слишком немногие, который хранят электронов путем увеличение размера клетки в новой ориентации. Но как число повышений слоев — уже в сотнях — транзисторам строки настоящим, интегрированным CMOS, и физической робастность будет нужно внимание.

Течение строки сигнализирует по мере того как строка становится более длиной. «Увеличение вертикального шкалирования определенно бросит вызов для того чтобы зашнуровать настоящее и сделать воспринимая деятельность более трудным,» сказал Chandrasekaran. Течение строки должно путешествовать полностью вниз через слои и после этого делать резервную копию снова. Больше слоев, длинное и сопротивляющееся этот путь, понижающ течение.

Определенная проблема факт что материал канала polysilicon, с уменьшенной подвижностью и сильной зависимостью на размере зерна и плотности ловушки. «Контролировать размер зерна в этих структурах коэффициента высоко-аспекта настоящий вызов. Настолько необходимы новые пути низложения и обработки,» сказал Chandrasekaran.

Альтернативно, новые материалы могут помочь держать неповрежденное строки настоящее. «Несколько новых материалов которые также рассматриваются как материалы альтернативного канала, которые вероятно улучшат течение строки,» он сказали. «Только они также обеспечивают новые проблемы по отоношению к механизмам надежности самим и клетки характеристикам.»

Продвиньте шкалирование тангажа строки (которое вертикальное) также смогите помочь, но оно уменьшает размер клетки, двигая назад в направлении хранить слишком немногие электронов. Это ударит предел окончательно и умалит преимущество более большого размера клетки в 3D NAND если слов-линия тангаж продолжается масштабировать. «В конечном счете, вы не будете иметь достаточный космос для клетки, и мы будем смотреть на такие же проблемы как плоскостный NAND с влияниями немног-электрона,» сказал он.

Между тем, потребность переводить к более предварительному CMOS обрабатывая для периферийных сетей для того они для того чтобы держать вверх с необходимыми силой и представлением. Это вторит потребности двинуть к высоко--Κ воротам металла в ДРАХМЕ – приносить потребность для осторожного прибора проектируя для того чтобы соотвествовать как ячеек памяти, так и логики.

И в конце концов, по мере того как больше слоев добавлены, будет проблемой для того чтобы держать плашку тонко достаточно для применений низкопрофильного как сотовые телефоны – пока поддерживающ достаточный оптовый кремний для крепкой регуляции. «Над следующими несколькими поколений, соотвествовать форм-фактора и пакета для мобильных решений, толщина активных приборов поверх кремния будет выше чем толщина сама кремния,» сказал Chandrasekaran. «Она создает новые конечные регулируя проблемы, и коробоватость вафли будет большим вопросом. Умирает прочность и регуляция вафель идет быть новой проблемой которая управляет нашей конечной разработкой технологий оборудования.»

Вытекая проблемы памяти
Многочисленные технологии соперничают для того чтобы быть следующей главной слаболетучей памятью. Эти включают память фазового перехода (PCRAM), сопротивляющийся RAM (RRAM/ReRAM), магниторезистивный RAM (MRAM), и, более в самом начале процесс развития, ferroelectric RAM (FeRAM), и RAM сопоставлять-электрона (CERAM). Пока PCRAM ударяло продукцию в памятях точки пересечения Intel, и STT-MRAM видит увеличенную интеграцию, никакие из этих технологий могут сегодня потребовать сольную хламиду следующей большой вещи. Основные проблемы в большинстве связывают с надежностью и пользой новых материалов.

MRAM один из более надеющийся участников в этой гонке. «MRAM тип памяти которая использует магнитные государства материалов для того чтобы хранить информация, которая отличает очень основанные на обязанност памяти как ДРАХМА и вспышка,» объяснило Meng Zhu, менеджер маркетинга товара на KLA. Пока это может звучать простым, MRAMs также более трудно для построения чем существующие памяти должные для того чтобы утончить слои и различные материалы используемые в тех слоях.

Также, PCRAM полагается на chalcogenides для своей клетки. RRAMs зависит от тонкого изолируя материала. И FeRAM нужны материалы которые могут переключить в ferroelectric государство. CERAM раньше достаточно в развитии что свой состав пока не солиден, но новые материалы и чувствительное собрание правоподобны.

Вопрос для всего из этих новых типов памяти как они задержат с течением времени и над миллионами чтения/напишут деятельность. «Много из ведущих вытекая решений памяти смотрят на новые проблемы надежност-механизма которым нужно быть понятым,» сказали Chandrasekaran.

MRAM, существование более далеко вперед чем некоторые из других технологий, обеспечивает хороший пример видов деталей которые имеют значение. «Основной механизм нервного расстройства для MRAM носка-вне своего тонкого барьера MgO,» Zhu сказал. «Когда барьер имеет дефекты, как pinholes или материальные слабые места, сопротивление соединения могут постепенно уменьшить с течением времени и могут также привести к неожиданному падению в сопротивлении (нервном расстройстве).»

Другие типы памяти имеют пока определить и управить их собственные механизмы надежности. Вопросы удерживания выносливости и данных упорствуют, и развитие сопротивления клетки с течением времени критической важности – особенно когда клетки рассмотрены для пользы в сетноых-аналогов памятях для применений как в-память вычисляя для машинного обучения.

Для добавления к проблемам, много из этих романных ячеек памяти чувствительна к температуре, и их материалы не могут взаимодействовать хорошо с некоторыми из солидных газов и других химикатов традиционно используемых в процессе полупроводника.

«Больший часть из материалов используемых в этих предварительных решениях памяти температура и химикат-чувствительный,» сказал Chandrasekaran. «Это требует введения низкотемпературной обработки и окружающего контроля в наших fabs, и оно также ограничивает пользу известных газов и химикатов потому что они клонят прореагировать с материалами клетки и повлиять на их представление. Такие ограничения не только сделают его трудным обрабатывать эти материалы, но также добавляют больше цены.» Определение подачи что обе пользы понижают температуры и предотвращает химическое ухудшение клетки будет необходимо для этих памятей для того чтобы вписать основное направление.

Пока список проблем представленных на IEDM ни под каким видом исчерпывающее, он представляет индустрию с собранием бросая вызов улучшений которые необходимо сделать для того чтобы держать масштабировать на побежке которая может держать вверх с эволюционируя требованиями к системы. Больше данных требуют обработки и больше памяти, и серии путей обратиться к этому вопросу. Но никакой подход не разрешит все проблемы, и по мере того как больше данных произведены и больше типов памяти введены, будут дополнительные проблемы которые даже не были открыты пока. От Bryon Moyer