美國奈米隨機記憶體供應商Nantero在今年Hot Chips大會發表其基於碳奈米管(CNT)的新一代非揮發性隨機存取記憶體(NRAM)設計,並看好它將成為DRAM的替代技術。Nantero的第一步是聯手業界夥伴——富士通(Fujitsu),預計在明年推出使用這項新技術的DRAM替代方案。

DRAM在當今的半導體市場中擁有最大佔有率,今年的銷售額預計將突破千億美元,部份原因就在於DRAM價格持續居高下不。不過,該技術預計將在64Gbit元件遇到瓶頸,迫使美光(Micron)等業界供應商積極探索相變記憶體等其它替代技術。

Nantero的非揮發性NRAM採用靜電電荷來激發CNT單元的隨機陣列,據稱相對上更容易自旋塗佈於任何CMOS製程上。該公司聲稱,NRAM技術將超越DRAM技術發展藍圖,率先推出採用28nm製程製造的100mm2晶片,在8Gb和16Gb元件中堆疊4Gbit CNT分層。

Nantero首席架構師Bill Gervasi說:「這是一個不錯的開始——因為它本身就是一個市場。」

理論上,DDR4可支援多達8層堆疊,DDR5可支援達16層,未來的先進製程還可能實現更密集的單層。Nantero預測,64Gbit NRAM可以採用14nm製程製造,而256Gbit元件還能以7nm先進製程製造,二種元件均採用四層堆疊。

Gervasi說,Nantero已經為此開發出DDR4參考設計,以「帶動NRAM技術的發展......它是一種比DRAM更具擴展性的方式,所以,我想我們已經準備好一條可以輕鬆取代DRAM的發展路線圖了。」

在會後的提問過程中,與會者試圖戳穿該新技術途徑的漏洞,但並未發現明顯差距。Gervasi說:「我一直在提心吊膽地等待最後的結果。如今雖然還不是16Gbit元件,但我們已經製造數千個測試晶片了。」。

CNT單元表現出與標準DRAM時序的一些變異。然而,他們應該可以使用未經修改的DRAM控制器,並在DRAM DIMM的電源範圍提供低至5奈秒(ns)和5毫微焦耳/位元(fj/bit)的讀/寫速度。

他說:「客戶們將會在處理器方面進行加密」,以因應主記憶體的非揮發性質。他指出,過去幾年來的努力,如今已能在Windows、Linux和應用程式(app)環境下為非揮發性主記憶體提供支援了。

NRAM timing 支援ECC的NRAM時序儘管不同於DRAM,但仍能使用現有的控制器(來源:Nantero)

關於軟錯誤,他說:「這些元件都已經送入太空使用了,我們也能提供關於溫度、α和r射線的數據——不會有什麼會導致CNT出錯的怪事發生。」

Nantero的秘方一部份就在於其用於形成CNT的漿料以及元件尺寸和形狀的細節。他說:「我們可以在供應商的製造設施進行設計和製造設備。」此外,該公司還擁有如何引導靜電訊號進行讀寫的專有技術。

今年4月,Nantero才剛從DIMM製造商金士頓(Kingston)、戴爾(Dell)旗下投資子公司Dell Technologies Capital和思科(Cisco)旗下投資公司Cisco Investments,以及中國晶圓代工大廠中芯國際(SMIC)旗下投資公司CFT Capital等八家投資者獲得了2,970萬美元的資金。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Nantero Details DRAM Alternative,by Rick Merritt)