大容量ReRAM实用化迈出关键一步，美光与索尼共同开发

【新闻链接】

生菜放1个月依然新鲜水灵的秘密

注水即可充电，古河电池能为智能手机充电30次的应急镁空气电池

九州大学等和住友化学试制钠离子充电电池

或顺滑、或发涩，体验超声波触感触摸屏

东京大学：应用分子检测细胞的机理开发高灵敏传感器

大容量ReRAM（可变电阻式存储器）作为新款非易失性存储器一直在全球进行着激烈的开发竞争。现在，美国美光科技与索尼的共同研发小组即将使之实用化。该研发小组领先于其他公司开发出高速、大容量的ReRAM，并在半导体集成电路技术国际学会“International Solid-State Circuits Conference（ISSCC）2014”上进行了发布。索尼站在储存器用户的立场上，打算将此次的技术用于存储级内存（SCM），以弥补DRAM与NAND闪存的性能差（图1）。

16GbitReRAM （摄影：美光、索尼）

图1：弥补DRAM与NAND闪存的性能差

美光与索尼共同开发的16Gbit ReRAM计划用于弥补DRAM与NAND闪存性能差的存储级内存（SCM）。（图由《日经电子》根据美光和索尼的资料制作）

目前，DRAM与NAND闪存的访问性能有3～5位数的差。很多观点指出，为提高系统整体的性能，需要能弥补这些性能差的SCM。而ReRAM是SCM的有力候补。不过，ReRAM此前无法兼顾SCM的必备条件——“超过DRAM的容量”和“超过NAND的访问性能”。

例如，美国晟碟公司与东芝在“ISSCC 2013”上共同发布的32Gbit ReRAM虽然实现了DRAM数倍的容量，但访问性能只跟NAND闪存差不多（图2）。访问性能非常高的ReRAM也开发出了多款，但没有实现Gbit级容量的报告。

图2：通过ReRAM兼顾高速化和大容量化

采用与DRAM接近的芯片构成

此次，美光与索尼的共同研发小组开发的ReRAM容量为16Gbit，超过了目前的DRAM，而且具备超过NAND闪存的高速性。数据传输速度在读取时为1GB/秒，写入时为200MB/秒，访问等待时间在读取时为2μs，写入时为10μs。采用1GB/秒的DDR接口以及与DRAM接近的8存储体储存器架构，通过并联运行实现了高速化。

电阻变化元件采用CuTe膜和绝缘膜的双层构造。通过铜离子的移动在元件内部形成电导电桥来改变电阻值。储存器单元由一个选择晶体管和电阻变化元件构成。采用27nm工艺、3层铜布线技术制造，单元面积为6F2（F为设计规则）、即4374nm2，芯片面积为168mm2。

索尼考虑将此次的技术“用于广泛的用途”。不仅是智能手机和平板终端，还有望用于数据中心的存储装置等。量产时间没有公布，估计在2015年以后。

三维NAND从高性能用途开始实用化

NAND闪存与大容量ReRAM一样，也展开了激烈的技术竞争。既有以此前的二维（平面）构造继续微细化的动向，同时，重叠储存器单元的三维NAND闪存的开发速度也在不断加快。在本届ISSCC上，韩国三星电子就三维NAND闪存“Vertical NAND（V-NAND）”进行了报告（图3）。该闪存层叠了24层储存器单元层，以一个芯片实现了128Gbit的容量。

图3：三星的三维NAND闪存“V-NAND”

NAND闪存领域瞄准大容量化的技术开发加速。例如，三星电子发布了三维NAND闪存“V-NAND”的详情。（图由《日经电子》根据三星的资料制作）

V-NAND的芯片面积为133mm2，比美光在本届ISSCC上发布的最新平面型NAND闪存的芯片面积（173.3mm2）还小。V-NAND的bit集成密度为0.96Gbit/mm2，实现了“业界最高值”（三星）。

不过，估计目前V-NAND的制造成本要比平面型NAND闪存高。因为三维NAND闪存需要在积层膜上制作高深宽比的孔（储存孔）等，需要新的设备投资。很多观点认为，V-NAND能在成本方面胜过平面型NAND闪存要等到储存器单元积层数增加的第二代和第三代产品。因此，这些观点认为，目前的第一代三维NAND闪存仅限用于数据中心用SSD等高性能用途。（作者：木村 雅秀，日经技术在线！供稿）