台积电英飞凌强强联合,新型存储RRAM发展如何?

2022-12-2 14:26:00
  • 存储器 台积电 RRAM

台积电英飞凌强强联合,新型存储RRAM发展如何?

存储器的发展取决于应用场景的变化,当下智能化时代的迅速发展对存储器提出了更高的要求,新型存储器迅速成长。目前新型存储器阻变存储器(Resistive Random Access Memory,ReRAM或RRAM)逐渐受到市场重视。

近日,英飞凌官方消息称,其下一代Aurix微控制器将使用嵌入式非易失性存储器,特别是电阻式随机存取存储器(RRAM),而不是嵌入式闪存(eFlash),并将在台积电的28纳米节点上制造。

当前,英飞凌基于台积电28纳米eFlash技术的Autrix TC4x系列微控制器样品已经交付给主要客户,其基于台积电28纳米RRAM技术的第一批样品将于2023年底提供给客户。英飞凌表示,Autrix TC4x系列微控制器专为ADAS而设计,可提供新的E/E架构和经济实惠的AI应用。

公开资料显示,嵌入式闪存微控制器自推出第一批发动机管理系统以来,就被用作汽车中的ECU,市场上大多数MCU系列都基于eFlash技术,但该技术一直在努力迁移到28纳米以下,并且业界认为其效率低于RRAM。英飞凌认为,与台积电的合作成功奠定了RRAM在汽车领域的基础,并使其Autrix系列微控制器具有更广泛的供应基础。

在新型存储器中,RRAM不仅满足高读写速度和存储密度的要求,同时延迟可降低1000倍,可满足未来智能驾驶高实时数据吞吐量。安全性方面,RRAM具备可靠性,未来有望出现高性能、高集成度、高稳定性和低功耗的车规RRAM存储器。

英飞凌声称,台积电提供的带有RRAM的Aurix微控制器将提供更高的抗扰度,并允许按位写入而无需擦除,从而实现优于嵌入式闪存的性能。英飞凌表示,循环耐力和数据保留与闪存相当。

台积电业务发展高级副总裁Kevin Zhang表示,台积电和英飞凌已经在一系列不同应用中就RRAM技术进行了近十年的合作,将TC4x迁移到RRAM将为在微控制器缩小到更小的节点方面开辟新的机遇。

目前,台积电的非易失性存储器解决方案包括闪存、自旋传递扭矩MRAM(STT-MRAM)和RRAM。该代工厂还在探索相变RAM(PCRAM)和自旋轨道扭矩MRAM(SOT-MRAM)技术。据悉,台积电2018年开始量产汽车用40纳米eFlash技术,但其40纳米超低功耗嵌入式RRAM技术,完全兼容CMOS工艺,已于2017年底进入风险生产。2021年,台积电代工厂的40纳米RRAM技术成功进入量产,28纳米和22纳米节点也可作为物联网市场的低成本解决方案。

RRAM的最新研究


目前,业界新型存储器主要有4种,相变存储器(PCM)、阻变存储器(ReRAM)、铁电存储器(FeRAM)、磁性存储器(MRAM)。从当前各类存储技术的发展水平和特点,RRAM有望成为闪存的替代品。

谈及RRAM的优势,有业界人士认为,RRAM可以将DRAM的读写速度与SSD的非易失性结合于一身,因此其拥有了擦写速度高、耐久性强、单个存储单元能存储多位数据的优势,并且它的功耗极低。

Rambus Labs高级副总裁Gary Bronner就曾强调,RRAM的功耗比闪存低得多,可能是下一代MCU的一个关键差异化因素。此外,在2016年《Application study: RRAM for Low-Power Microcontrollers》论文曾指出,RRAM的一个可能应用领域就是MCU中所有易失性存储器的备份存储器。

从RRAM具体动态看,RRAM代工工艺由台积电、华邦和格芯(Globalfoundries)提供支持,RRAM由瑞萨(通过收购Adesto)、富士通、Microchip(美国微芯科技公司)和索尼作为独立产品生产,而新唐则在微控制器中生产,另外还有许多公司正在开发ReRAM工艺。

在商业化上,Crossbar、昕原半导体、松下、Adesto、Elpida、东芝、索尼、美光、海力士、富士通等厂商都在开展RRAM的研究和生产。

在代工厂方面,中芯国际、台积电和联电都已经将RRAM纳入自己未来的发展版图中,目前已量产的海外RRAM存储器主要有Adesto的130纳米CBRAM和松下的180纳米RRAM。

据悉,松下在2013年开始出货RRAM,成为世界第一家出货RRAM的公司。接着,松下与富士通联合推出了第二代RRAM技术,基于180纳米工艺。而Adesto则一直在缓慢地出货低密度CBRAM。

此外,昕原半导体在Crossbar的基础上实现了技术核心升级和工艺制程的改进,实现28纳米量产,并且已建成自己的首条量产线,拥有了垂直一体化存储器设计加制造的能力;兆易创新和Rambus则宣布合作建立合资企业合肥睿科微,进行RRAM技术的商业化,但目前还无量产消息。