Kilopass推出颠覆DRAM产业的VLT技术

本刊记者 杨迪娜

Kilopass推出颠覆DRAM产业的VLT技术

本刊记者 杨迪娜

2016年移动电话、平板电脑数量增长缓慢,其背后的数字移动芯片市场的发展逐渐低迷,而随着物联网的兴起,服务器/云计算市场却需求巨大,这其中就包含500亿美元的DRAM市场,新的存储技术正在加速向云计算迁移。Kilopass这家在美国硅谷的技术公司则开辟了嵌入式非易失性存储器的新领域,此次他们带来了革命性的VLT技术,改变了目前发展单一的DRAM产业格局。

现有DRAM市场的困境

IC Insights预测,2014年到2019年间的DRAM市场复合年均增长率为9%,由此可以看到DRAM市场的增长速度快于整个芯片市场的增长,而随着物联网市场的崛起,服务器和大型服务器集群需要越来越高效的存储容量和更快的速度,存储器的容量也会消耗大量的功耗,目前这一代20 nm的DRAM应当迁移到20 nm以下的工艺,这样才能提供更低功耗。

当前DRAM技术的存储单元基于1个晶体管并搭配一个电容器,这种存储单元尺寸很难进一部缩小。因为较小的晶体管带来更多的漏电流,且较小的电容器结构拥有更少的电容量,这将导致两次刷新之间的间隔时间必须缩短。当前基于一个晶体管+一个电容器存储单元结构的DRAM并不是合理解决方案,DRAM行业正处于如何提高存储器性能并要同时降低功耗的技术困境之中,如何突破这种困境?Kilopass首席执行官Charlie Cheng为大家带来了可以改变DRAM产业格局的VLT新技术。

Kilopass的VLT技术颠覆DRAM产业

Kilopass以一次性可编程(OTP)存储器技术的领导者而闻名,此次为DRAM市场带来新的革新,Kilopass首席执行官Charlie Cheng在发布会上为大家详细解读了此项技术。

(1)什么是VLT技术

晶闸管是一种结构复杂的电子器件,在电学上等效于一对交叉耦合的双极型晶体管。由于锁存的形成,这种结构非常适合存储器;与当前基于电容的DRAM相比,晶闸管内存不需要刷新。

Kilopass的VLT通过垂直方式实现晶闸管架构,从而使存储单元更加紧凑。紧凑的结构加上所需的物理器件,构造出制造工艺简单的交叉点内存,这将带来一项与DDR标准兼容,并且比当前顶尖的20 nm DRAM制造成本低45%的新技术。Charlie Cheng谈到,受工艺和技术壁垒的限制,DRAM技术自2010年以来就放缓了前进的步伐,而VLT技术则可以改变这一困境。

此外,VLT不需要复杂且高功耗的刷新周期,基于VLT的DDR4 DRAM将待机功耗降低了10倍,可降低到50f A/bit以下,且仍将性能提高15%。最为关键的是, VLT避开了传统DRAM制造中最大的挑战,即沟电容的制造,从而规避了相关的专利冲突。

(2)VLT技术为DRAM产业带来的好处

传统存储器的读写方式只能依靠电压的不同来解读,当存储器的制造工艺由20 nm降到7 nm甚至5 nm时,这一读写方式就要受到很大的挑战。Kilopass公司的VLT技术则解决了这一难题,通过将读写信号“0”和“1”的信号区别拉到了108倍,从而能够清晰地区别信号,读写数据。不仅如此,新的VLT技术无需新材料,与传统的CMOS工艺兼容,同时还可以进行非常快速的读写,甚至可以实现0.1 p A的低功耗。

Charlie Cheng很自豪地表示,突破性的技术往往来自于小型的初创公司,Kilopass默默地做到了,他们一直致力于技术的研发和授权。VLT给工艺制造上带来的改变是,它可以在现有的沟槽工艺中使用,无需传统的电容,并且有着更高的产品良率和更低的成本。

由于VLT技术省去了带漏电的、高功耗电容结构,省去了数据刷新,即使在120℃的高温下还可以节省耗电时间,这样刷新周期更快,读写速度更快。

(3)VLT技术提高了DRAM产品良率

Kilopass公司可以对大批量生产产品做出精准预测,他们设计了1000倍速的模拟器,可用精准软件的方式模拟产品,这其中有超过30种的测试程序,214种不同的VLT参数变化并在20 nm至31 nm工艺上通过验证,由此带来的结果是,对客户的生产参数窗口和产品良率目标可提早15个月确定。

VLT技术对国内DRAM市场的帮助

全球DDR存储器市场在总产值为3500亿美元的全球半导体市场中占据了超过500亿美元的份额,中国政府也想促进国内半导体市场的产业发展,试图进入这个领域。然而,DRAM市场已经十分成熟,且由三星、海力士、美光等公司占据了大量的市场份额,中国想自主进入DRAM市场不容易,且独自设计DRAM有很大难度,如果采用Kilopass的VLT技术,则可以不用受到巨头们的特别授权,即可自由进入这个市场,也是双赢的好事。

Kilopass默默地在技术研发上不断改进和创新,会给DRAM产业带来怎样巨大的影响,拭目以待。