Подключение новых типов компьютерной памяти

6 июнь, 2014 - 17:35Леонид Бараш

 Инновационные электроды позволяют новым технологиям компьютерной памяти быть совместимым с существующими схемами.

Вычислительная промышленность сталкивается с постоянными требованиями обеспечить быстрый доступ к данным и снизить энергопотребление. Поскольку современные системы памяти не могут бесконечно удовлетворять этим требованиям, необходимо разработать совершенно новые технологии. Одним из сильных соперников является резистивное оперативное запоминающее устройство (RRAM), в котором хранятся двоичные данные с помощью переключения диэлектрического материала между состояниями проводника и изолятора.

Бесшовный переход к этой новой технологии требует, чтобы ячейки памяти RRAM быть совместимы с существующей электроникой, которая обычно основана на КМОП-технологии. Теперь, Синь Пен Ван (Xin Peng Wang) и его коллеги из Института микроэлектроники A*STAR, Сингапур, разработали электроды на основе никеля, которые могут подсоединить RRAM к системам КМОП, а также уменьшить ток, необходимый для переключения RRAM между состояниями.

«Одна из доминирующих сегодня систем памяти, флэш-память, как ожидается, достигнет предела своей масштабируемости в 2017 или 2018 г., - говорит Ван. - Мы должны выявлять энергонезависимые системы памяти с более высокой плотностью, чтобы восполнить рынок. Недавно RRAM привлекла много внимания из-за высокой скорости записи-стирания, длительности эксплуатации и надежного хранения данных».

Для предотвращения помех между соседними ячейками RRAM необходимо, чтобы каждая ячейка содержала селектор, выполненный из диода или транзистора. Диодные селекторы трудны в реализации, поэтому Ван и его коллеги стремились сделать RRAM-стеки, которые были совместимы с КМОП-транзисторами.

Чтобы построить прототип RRAM-ячейки, исследователи использовали три слоя. Они осуществляли физическое осаждение паров, чтобы создать нижний электрод из силицида никеля или никелевого силицида германия перед добавлением центрального диэлектрической слой переключения из оксида гафния, и окончательный верхний электрод из нитрида титана.

Исследователи обнаружили, что они могут быстро и надежно переключать состояния памяти своих ячеек, используя очень низкие рабочие токи. Они полагают, что переключение улучшается посредством окисления и восстановления никеля на границе раздела между электродом и диэлектриком. Предоставляя больше изотопов мобильного кислорода, эти реакции могут ускорить формирование и разрыв токопроводящих нитей.

«Наши электроды могут быть легко сформированы на истоке или стоке транзистора, - сказал Ван. - На самом деле, наш дизайн эффективно использует сток или исток КМОП-транзистора непосредственно в качестве нижнего электрода в RRAM-ячейке. Это может снизить общую стоимость и улучшить масштабируемость».

В будущем Ван и его коллеги надеются уменьшить свои RRAM-ячейки на основе никеля до практических размеров, чтобы довести эту перспективную технологию до производства.