비디오: Basics of Nonvolatile Memories: MRAM, RRAM, and PRAM - Presented by Fatih Hamzaoglu (12 월 2024)
어제 저는 기존 NAND 플래시 메모리 제조업체, 스마트 폰, 태블릿 및 SSD에서 사용하는 스토리지 종류의 문제에 대해 썼습니다. 플래시 메모리는 지난 10 년 동안 엄청나게 성장했습니다. SSD를 사용하여 하드 드라이브와 플래시를 많이 사용하는 엔터프라이즈 시스템을 대체하는 소형 노트북을 볼 때 일반적으로 가격이 급격히 떨어짐에 따라 밀도가 증가했습니다. 이것은 저렴하고 용량이 큰 하드 드라이브를 대체하지도 않고 대체하지도 않지만 엔터프라이즈 및 모바일 스토리지 시스템 모두에 많은 이점을 가져 왔습니다. 그러나 NAND 플래시의 기존 스케일링은 이제 끝날 것으로 보이며, 그 결과 대체 메모리 형태에 대해 훨씬 더 많은 활동이 이루어지고 있습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 개발자는 STT-MRAM, 위상 변경 메모리 및 특히 저항성 랜덤 액세스 RAM (RRAM 또는 ReRAM)과 같은 것에 주목하면서 새로운 유형의 비 휘발성 메모리를 만들려고 노력해 왔습니다. 많은 다른 유형의 RRAM이 있지만, 기본 셀은 일반적으로 스페이서 재료에 의해 분리 된 상부 및 하부 전극으로 구성된다. 양의 전압이 가해지면 전도성 필라멘트가 형성되고 전류가 재료를 통해 흐릅니다. 음의 전압이인가되면, 필라멘트가 파손되고 스페이서가 절연체로서 작용한다.
RRAM 및 기타 대안은 종종 NAND 플래시 또는 기존 DRAM을 대체하기 위해 처음으로 고안되었지만, 처음에는 DRAM과 같이 CPU로 직접 빠른 전송을 제공하는 "SCM (스토리지 클래스 메모리)"으로 특히 주목을 받고 있습니다.)는 밀도가 높습니다 (NAND 플래시와 같은). 아이디어는 적은 양의 매우 빠른 DRAM과 상대적으로 느린 플래시의 양 (대개 더 느리지 만 더 큰 용량의 하드 드라이브로 백업 됨) 대신 많은 양의 스토리지에 매우 빠르게 액세스 할 수 있다는 것입니다. 이 작업의 핵심은 메모리 비트를 저장하고, 셀을 서로 연결하고, 합리적인 가격으로이를 제조하는 방법을 찾는 작은 "셀 크기"를 얻는 것입니다. 물론 이러한 추가 스토리지 계층을 활용하려면 시스템과 소프트웨어를 다시 설계해야합니다.
이 개념은 오랫동안 연구되어 왔습니다. 2010 년, Unity Semiconductor (현재 Rambus 소유)는 64Mb ReRAM 칩을 선보였습니다. HP는 지난 몇 년 동안 ReRAM의 한 형태 인 멤 리스터 기술에 대해 이야기 해 왔으며, 2013 년 여름까지 NAND 플래시를 대체하기 위해 Hynix Semiconductor와 협력 할 계획을 발표했습니다. 그러나 ReRAM 분야에서는 많은 진전이 일어나고있는 것 같습니다.
올해 ISSCC (International Solid States Circuits Conference)에서 Toshiba와 SanDisk (플래시 메모리의 파트너)는 32Gb ReRAM 칩을 선보였으며 지난 주 Flash Memory Summit에서 많은 회사들이 새로운 기술을 선보였습니다. RRAM 기술.
가장 흥미로운 것 중 하나는 "크로스바 어레이"레이아웃으로 함께 연결된은 이온 기반 RRAM 셀을 사용하여 밀도를 높이는 크로스바입니다. 이 회사는 정상 회담에서 메모리와 단일 칩의 컨트롤러를 포함한 프로토 타입을 공개했으며 내년에는이 기술이 상용화되기를 희망하지만 최종 제품은 2015 년까지 출시되지 않을 것이라고 밝혔다. 이 기술을 기반으로하는 SSD (Solid-State Disk)는 오늘날의 NAND 기반 SSD에 일반적인 DRAM 캐시 및웨어 레벨링을 필요로하지 않습니다.
크로스바는 TSMC가 제조 한 실용 샘플을 보유하고 있으며 첫 상용 제품은 SoC에 사용되는 내장 메모리가 될 것이라고 밝혔지만 자세한 내용은 공개하지 않았다. 그러나이 회사는 약 200 평방 밀리미터 크기의 1Tb 칩을 생산할 것으로 기대하고있다.
이 기술을 연구하고있는 SK 하이닉스는 NAND보다 낮은 대기 시간과 내구성을 제공하는 RRAM의 장점과 이것이 스토리 지급 메모리에서 어떻게 의미가 있는지에 대해 이야기했습니다. RRAM 디바이스는 크로스바 어레이 또는 3D NAND와 같은 수직 어레이로 형성 될 수 있지만, 둘 다 문제가 있습니다. 그 결과 SK 하이닉스는 2015 년경 최초의 RRAM 장치가 NAND 플래시보다 2 ~ 3 배 더 비싸며, 틈새 고성능 애플리케이션에 주로 사용될 것이라고 밝혔다.
한편, 많은 다른 회사들이 우주에서 일하고 있습니다. Toshiba와 SanDisk가 올해 프로토 타입 칩을 선보인 반면 Sony는 2011 년부터 RRAM 논문을 보여 왔으며 2015 년에 Micron과 협력하여 16Gb 칩을 개발하고 있습니다. 그러나 메모리 셀과 어레이가 완벽하게 작동하더라도 여전히 오랜 시간이 걸립니다 컨트롤러와 펌웨어를 개발하여 실행 가능하게 만듭니다.
신기술에 수반되는 모든 과대 광고와 사람들이 생각하는 것보다 더 큰 규모로 확장하려는 경향을 감안할 때 NAND 플래시 메모리 또는 DRAM 시장이 곧 사라질 것 같지 않으며 RRAM이 더 오래 걸리는 것을 볼 수는 없습니다. 후원자들이 생각하는 것보다 벗어납니다. 최종 제품은 현재 보여지는 프로토 타입과 매우 다를 수 있습니다. 그러나 RRAM이 향후 2-3 년 안에 실험실에서 상용 시장으로 도약 할 것으로 보입니다. 그렇다면 시스템 설계 방식에 큰 영향을 줄 수 있습니다.
