物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用若要全面普及，必須要考慮降低在基礎(chǔ)設(shè)施中大規(guī)模部署的大量傳感器設(shè)備的能源消耗，這是現(xiàn)階段業(yè)界正在尋求突破的一大技術(shù)難點，據(jù)悉業(yè)界發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)芯片中內(nèi)嵌“可變電阻式內(nèi)存”(ReRAM)，有助達成此一節(jié)能目標。
據(jù)Embedded Computing Design網(wǎng)站報導(dǎo)，若要達到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的能源采用要求，需要導(dǎo)入各式節(jié)能策略，即使多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計成可休眠或待命的模式，但再怎么說物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備仍有一定比例時間在運作，因此如何節(jié)能仍是一大技術(shù)重點。
其中嵌入式內(nèi)存在協(xié)助物聯(lián)網(wǎng)芯片節(jié)能上便扮演要角色，因具備低功耗及低電壓操作、單體IC、快速讀寫時間、非揮發(fā)性以及高容量等有助提升物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能源效率的優(yōu)勢。
ReRAM不同于傳統(tǒng)Flash內(nèi)存技術(shù)，ReRAM內(nèi)存是以字節(jié)進行尋址，能以小型頁(page)進行建構(gòu)，因此ReRAM能夠獨立抹除及再寫入，能夠大幅簡化儲存控制器的復(fù)雜性。
ReRAM儲存單元通常在兩個金屬電極之間部署一個切換材料，當施加電壓時該材料能夠顯現(xiàn)出不同的阻力特性，該切換材料及內(nèi)存儲存單元如何進行組構(gòu)，就成為決定ReRAM節(jié)電性的關(guān)鍵。該切換材料為燈絲奈米粒子(Filamentary nanoparticle)，以及不具導(dǎo)電性的非晶硅(a-Si)這類簡易CMOS兼容性材料。
例如Crossbar ReRAM技術(shù)，是基于采用對CMOS友善的材料及標準CMOS制程的簡易兩個終端設(shè)備結(jié)構(gòu)所開發(fā)，能夠輕易與CMOS邏輯電路進行整合，且能夠以現(xiàn)有CMOS廠房生產(chǎn)，無需采特殊的設(shè)備或材料。
借助低溫BEOL制程，可將多層ReRAM數(shù)組整合至CMOS晶圓之上，用以打造系統(tǒng)單芯片(SoC)及其他擁有大量3D單片內(nèi)嵌式RRAM儲存的芯片產(chǎn)品。因此相較于傳統(tǒng)Flash內(nèi)存，ReRAM具備節(jié)能、延長壽命及讀寫延遲等顯著優(yōu)勢。
在程序化效能及功耗表現(xiàn)上，ReRAM每儲存單位程序化能耗為64皮焦耳(pJ)，比傳統(tǒng)NAND Flash表現(xiàn)好上2成以上。另外更低且更可預(yù)測的讀寫延遲，也有助借助縮短編碼獲取或數(shù)據(jù)串流的時間，達到減少能耗的效果。
在系統(tǒng)層次，若能在SoC中內(nèi)建儲存內(nèi)存，也有助透過減少或省去對外部內(nèi)存的近用，在更無需I/O操作下達到節(jié)能功效。值得注意的是，ReRAM技術(shù)是采用一項基于電場的切換機制，因此可創(chuàng)造高度可靠性及在較廣泛不同溫度情況下的高穩(wěn)定表現(xiàn)。
基于ReRAM能夠內(nèi)建于SoC、邏輯芯片、模擬芯片及射頻(RF)芯片等各類可能的物聯(lián)網(wǎng)芯片技術(shù)領(lǐng)域，將有助延長物聯(lián)網(wǎng)芯片續(xù)航力達數(shù)年都無需更換電池或整顆芯片的程度。除了節(jié)能外，ReRAM也具備制程及成本效益、高穩(wěn)定及可靠性，以及單片IC整合至單芯片物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案的效益及技術(shù)優(yōu)勢。
有鑒于未來幾年全球物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可望持續(xù)蓬勃起飛，若未來ReRAM技術(shù)成為全球物聯(lián)網(wǎng)芯片主流內(nèi)存解決方案，將有助除去運算與數(shù)據(jù)儲存之間的界線，有利于以數(shù)據(jù)為中心的運算架構(gòu)發(fā)展。
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