Sony улучшила плотность и надёжность фирменной памяти ReRAM

Как мы сообщали, с 2013 года компания Sony совместно с компанией Micron разрабатывает фирменную память типа ReRAM (резистивная память со случайным доступом). Предложенная партнёрами конструкция ячейки ReRAM выглядит как одна из самых прогрессивных в индустрии, а память ReRAM сегодня не разрабатывает только ленивый.

Память RRAM Sony и Micron (структура в разрезе, изображение двух соседних ячеек)

Согласно обнародованной информации, образцы 27-нм 16-Гбит чипов ReRAM Sony/Micron в режиме чтения работали со скоростью до 900 Мбайт/с, а в режиме записи — до 180 Мбайт/с (речь идёт только об одной микросхеме, а не о банке памяти!). Задержки чтения не превышали 2 мкс, а задержки записи — не более 10 мкс. Но самое важное, что площадь ячейки ReRAM Sony была равна относительному значению 6F2. Меньше площадь только у ячейки памяти DRAM, значение которой равно 4F2. Это означает, что память ReRAM может быть такой же плотной, как оперативная память для ПК. До сих пор с плотностью записи у новейших видов энергонезависимой памяти было всё очень плохо. Поэтому на разработку Sony возложены определённые надежды.

Память ReRAM Sony и Micron (структура в разрезе, изображение двух соседних ячеек)

На недавнем симпозиуме VLSI Technology 2017 компания Sony сообщила, что она улучшила ячейку ReRAM, значительно уменьшив площадь решения. Новая разработка позволяет создавать ячейку резистивной памяти такой же площади — 4F2, как и ячейка DRAM. Определённо — это рекорд. С такой площадью в стековой компоновке из двух рабочих слоёв с размещением 2000 × 2000 элементов в каждом слое и с использованием 20-нм техпроцесса можно выпускать чипы ReRAM ёмкостью 100 Гбит.

Структурная схема модернизированной ячейки ReRAM Sony

Уменьшить площадь ячейки ReRAM удалось за счёт некоторой модернизации её структуры. Так, в составе ячейки появился разделитель, отсекающий «резервуар для ионов» от электролита «источника ионов». Барьер позволяет устранить неравномерность сопротивления, создающегося в рабочем слое (предотвращает взаимную миграцию ионов меди из рабочего слоя в слой-источник). Поскольку опасность неравномерности устранена, рабочие размеры (площадь) ячейки можно уменьшить без риска потерять данные или усложнить процесс их восстановления.

Характеристики управляющего элемента и его структура после легирования бором и углеродом

Другим нововведением в технологию производства ReRAM Sony стало дополнительное легирование переключающего элемента (переключателя Овшинского на основе халькогенидных плёнок) бором и углеродом. Это дало возможность снизить напряжение переключения управляющего ячейкой памяти элемента и, соответственно, уменьшить токи утечек. Устойчивость к износу такой памяти ReRAM разработчики оценивают на фантастическом для NAND уровне — порядка 10 млн циклов стирания. О сроках перехода к массовому производству разработки, увы, не сообщается. Есть мнение, что раньше 2020 года память ReRAM в виде отдельной памяти на рынке не появится.