應用材料公司因應物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和云端運算所需的新記憶體技術(shù)，推出創(chuàng)新、用于大量制造的解決方案，有利于加快產(chǎn)業(yè)采納新記憶體技術(shù)的速度。
現(xiàn)今的大容量記憶體技術(shù)包括 DRAM、SRAM 和快閃記憶體，這些技術(shù)是在數(shù)十年前發(fā)明，已廣為數(shù)位裝置與系統(tǒng)所採用。新型記憶體-尤其是 MRAM、ReRAM 與 PCRAM-提供獨特的優(yōu)點，但是這些記憶體所採用的新材料，同時為大量生產(chǎn)帶來了相當程度的挑戰(zhàn)。應用材料公司今日推出新的製造系統(tǒng)，能夠以塬子級的精準度，進行新式材料的沉積，而這些新材料是生產(chǎn)前述新型記憶體的關(guān)鍵。應用材料公司推出了該公司迄今為止所開發(fā)過最先進的系統(tǒng)，讓這些新型記憶體能夠以工業(yè)級的規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)。
應用材料公司資深副總暨半導體產(chǎn)品事業(yè)群總經(jīng)理帕布.若杰 (Prabu Raja) 博士表示：「今日所推出的新 Endura? 平臺，是應用材料公司所創(chuàng)造過最精密的晶片制造系統(tǒng)。應用材料公司廣泛的產(chǎn)品組合，為我們公司提供獨特的能力，以整合多項的材料工程技術(shù)與內(nèi)建量測技術(shù)，打造出至今才有辦法實現(xiàn)的新型薄膜與結(jié)構(gòu)。這些整合的平臺說明新材料與 3D 結(jié)構(gòu)如何扮演關(guān)鍵的角色，為運算產(chǎn)業(yè)提供全新的方式，以提升效能、減少耗能和改善成本。」
IBM 研究室半導體、AI 硬體與系統(tǒng)副總裁 Mukesh Khare 表示：「IBM 多年來一直帶頭致力于研發(fā)新型記憶體，而隨著 AI 時代需要提升晶片的效能與效率，對這些新記憶體技術(shù)的需求也不斷增加。新的材料與裝置類型可以扮演重要的角色，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、云端與 AI 產(chǎn)品適用的高效能、低耗能嵌入式記憶體。應用材料公司的大量製造解決方案，有助于加快這些新型記憶體在整個產(chǎn)業(yè)的普及速度?！?/strong>
SK 海力士先進技術(shù)薄膜事業(yè)群總監(jiān)陳成坤表示：「改善資料中心的效率，是云端服務(wù)供應商與企業(yè)客戶的重要優(yōu)先任務(wù)。除了提供 DRAM 與 NAND 的持續(xù)創(chuàng)新，SK 海力士也率先開發(fā)新一代的記憶體，以協(xié)助大幅提升效率和降低耗電量。我們看重與應用材料公司的相互合作，加速開發(fā)新材料與大量製造技術(shù)，為具前景的新型記憶體而努力?！?/strong>
威騰電子(Western Digital)研發(fā)副總裁Richard New 表示：「隨著AI、機器學習與物聯(lián)網(wǎng)的精進，工作量日趨資料密集與復雜，需要創(chuàng)新的記憶體技術(shù)方能有效率處理資料。應用材料公司所提供的重要技術(shù)，正可協(xié)助加速這些新興的記憶體如MRAM、 ReRAM 和 PCRAM 的可行性?！?/p>
適用于物聯(lián)網(wǎng)的 MRAM
電腦產(chǎn)業(yè)正在建構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)，其中將會有數(shù)百億個裝置內(nèi)建感測器、運算與通訊功能，用來監(jiān)控環(huán)境、作決策和傳送重要資訊到云端資料中心。在儲存物聯(lián)網(wǎng)裝置的軟體與 AI 演算法方面，MRAM (磁性隨機存取記憶體) 是儲存用記憶體的首選之一。
MRAM 採用硬碟機中常見的精緻磁性材料。MRAM本來就是快速且非揮發(fā)性，就算在失去電力的情況下，也能保存軟體和資料。由于速度快與元件容忍度高，MRAM 最終可能做為第 3 級快取記憶體中 SRAM 的替代產(chǎn)品。MRAM 可以整合于物聯(lián)網(wǎng)晶片設(shè)計的后端互連層，進而實現(xiàn)更小的晶粒尺寸，并降低成本。
應用材料的新 Endura? Clover? MRAM 物理氣相沉積 (PVD) 平臺，是由 9 個獨特的晶圓處理反應室組成，全都是在純凈、高真空的情況下完成整合。這是業(yè)界第一個大量生產(chǎn)用的 300 mm MRAM 系統(tǒng)，每個反應室可個別沉積最多 5 種不同的材料。MRAM 記憶體需經(jīng)過至少 30 種不同材料層的精密沉積製程，其中某些材料層可能比人類的頭髮還細微 50 萬倍。製程中即使是厚薄度只有塬子直徑一丁點的差異，就會對裝置的效能與可靠性造成極大的影響。Clover MRAM PVD 平臺包括內(nèi)建量測功能，可以用次埃級 (sub-angstrom) 的靈敏度，在 MRAM 層產(chǎn)生時測量和監(jiān)控其厚度，以確保塬子層級的均勻性，同時免除了暴露于外部環(huán)境的風險。
Spin Memory 公司執(zhí)行長 Tom Sparkman 表示：「MRAM 是一種極為快速、元件容忍度高的非揮發(fā)性記憶體，有望在物聯(lián)網(wǎng)與 AI 應用中，取代嵌入式快閃記憶體和第 3 級快取 SRAM。應用材料公司大量生產(chǎn)系統(tǒng)的推出，成為生態(tài)系統(tǒng)巨大的助力，我們很高興能夠與應用材料公司合作，提供 MRAM 解決方案并協(xié)助加快 MRAM 的採納速度?！?/p>
云端中的 ReRAM 與 PCRAM
隨著資料量產(chǎn)生呈現(xiàn)指數(shù)性遽增，云端資料中心也需要針對連結(jié)伺服器和儲存系統(tǒng)的資料路徑，達成這些路徑在速度與耗電量方面的數(shù)量級效能提升。ReRAM (電阻式隨機存取記憶體) 與 PCRAM (相變隨機存取記憶體) 是快速、非揮發(fā)性、低功率的高密度記憶體，可以做為「儲存級記憶體」，以填補伺服器 DRAM 與儲存記憶體之間，不斷擴大的價格與性能落差。
ReRAM 採用新材料製成，材料的作用類似于保險絲，可在數(shù)十億個儲存單元內(nèi)選擇性地形成燈絲，以表示資料。對照之下，PCRAM 則採用 DVD 光碟片中可找到的相變材料，并藉由將材料的狀態(tài)從非晶態(tài)變成晶態(tài)，以進行位元的編程。類似于 3D NAND 記憶體，ReRAM 和 PCRAM 是以 3D 結(jié)構(gòu)排列，而記憶體製造商可以在每一代的產(chǎn)品中加入更多層，以穩(wěn)健地降低儲存成本。ReRAM 與 PCRAM 也提供編程與電阻率中間階段的可能性，讓每個儲存單元可以儲存多個位元的資料。
相較于 DRAM，ReRAM 與 PCRAM 皆承諾未來可大幅降低成本，而且讀取效能也比 NAND 和硬碟機快上許多。ReRAM 也是未來記憶體內(nèi)運算架構(gòu)的首要候選技術(shù)，能將運算元件整合于記憶體陣列中，以協(xié)助克服 AI 運算相關(guān)的資料移動瓶頸。
應用材料的 Endura? Impulse? 物理氣相沉積 (PVD) 平臺適用于 PCRAM 與 ReRAM，包含最多 9 個在真空下進行整合的處理反應室及內(nèi)建量測功能，能夠以精密的方式進行沉積，以及控制這些新型記憶體中所使用的多成分材料。
Crossbar 公司執(zhí)行長暨共同創(chuàng)辦人 George Minassian 表示：「若要實現(xiàn)最高的裝置效能、可靠性與耐久性，讓 ReRAM 記憶體中所使用的新材料均勻地沉積，可說是至關(guān)重要。在與記憶體和邏輯客戶的 ReRAM 技術(shù)合作中，我們指定使用應用材料公司的 Endura Impulse PVD 系統(tǒng)搭配內(nèi)建量測功能，因為這樣的組合可促進這些關(guān)鍵指標達成突破。」
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