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這兩種新型存儲技術即將興起

2020-10-09
來源:半導體行業(yè)觀察
關鍵詞: ARM CeRAM 存儲器

   而據我們所知,在過去的五年中,Arm Research團隊一直在努力開發(fā)基于相關電子材料(CeRAM)的新型非易失性存儲器。為了集中精力在半導體市場上,它將把其所有相關IP轉移給Arm分拆公司Cerfe Labs,而Arm也獲得了該公司的部分股權。

  作為交易的一部分,Arm將把其超過150個專利家族的完整CeRAM IP產品組合轉讓給Cerfe Labs,這將成為相關CeRAM技術路線圖的基礎。Cerfe Labs將依次致力于開發(fā)和許可基于CeRAM和鐵電晶體管(FeFET)的新型非易失性存儲器。

  什么是CeRAM

  在過去的十年中,業(yè)界一直在尋求開發(fā)電阻式RAM(RRAM),因為其功耗低且訪問延遲小。在這一發(fā)展過程中,研究人員轉向使用諸如NiO之類的過渡金屬氧化物(Transition metal oxide :TMO),其中的“filaments”在較高的“electroforming”電壓和電流下生長。

  存儲方案涉及電極之間這些filament的連接和斷開。

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  另一方面,CeRAM是一種使用TMO且沒有filament和electroforming的電阻式存儲器。該技術利用了TMO具有不完整的3D或4D原子殼(atomic shells)的事實,這些殼經歷了量子相變,涉及由電場或電壓引起的化合價變化。

  在實際生長中,我們可以看到,通過采用適當的摻雜技術清除NiO,可以獲得導電的NiO,該導電的NiO可以在其電絕緣狀態(tài)和導電狀態(tài)之間進行非??焖伲赡娴姆且资泽w轉變。過去,這些轉換僅在高壓和高溫下才有可能,但現(xiàn)在可以在室溫下以低開關電壓和低電流實現(xiàn)。操作的關鍵是可逆的金屬到絕緣體的過渡(MIT),其根源于Nevill Mott爵士和John Hubbard的工作。

  CeRAM操作的一個獨特功能是其單點氧化和還原(意味著電子的損失和增益)。對于CeRAM的活性材料,氧化和還原是通過量子隧穿效應在相同的鎳離子位點發(fā)生的。從那時起,對正在發(fā)生的事情的解釋變得極為復雜,并且依賴于那些用于處理單晶電子產品的效果所不熟悉的效果。

  對于NiO,需要0.6 V的電壓來寫入絕緣狀態(tài),而需要1.2 V的電壓來寫入導電狀態(tài)。對于RRAM來說,這是一種很有前途的技術,因為它提供高達10飛秒的讀取速度和0.1 V至0.2V的讀取電壓,使其成為一種非常快速且低功耗的技術。

  什么是FeFET

  FeFET是一種場效應晶體管,可以用作非易失性存儲器的一種形式。

  該晶體管本身的布局與標準MOSFET非常相似:它是具有柵極,漏極和源極的三端MOS器件。不同之處在于,F(xiàn)eFET包括位于器件的柵極和源極-漏極導電區(qū)之間的鐵電材料。

  通過向器件的柵極施加電場,它會在鐵電材料中產生永久性的電場極化。這樣的結果是即使斷電,設備也可以保持狀態(tài)并保持狀態(tài)。

  它為非易失性存儲器提供了一個有希望的選擇,因為它與MOSFET的相似性使其易于理解并與許多現(xiàn)有CMOS技術兼容。



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