Kilopass推出顛覆DRAM產業的VLT技術

本刊記者 楊迪娜

Kilopass推出顛覆DRAM產業的VLT技術

本刊記者 楊迪娜

2016年移動電話、平板電腦數量增長緩慢,其背后的數字移動芯片市場的發展逐漸低迷,而隨著物聯網的興起,服務器/云計算市場卻需求巨大,這其中就包含500億美元的DRAM市場,新的存儲技術正在加速向云計算遷移。Kilopass這家在美國硅谷的技術公司則開辟了嵌入式非易失性存儲器的新領域,此次他們帶來了革命性的VLT技術,改變了目前發展單一的DRAM產業格局。

現有DRAM市場的困境

IC Insights預測,2014年到2019年間的DRAM市場復合年均增長率為9%,由此可以看到DRAM市場的增長速度快于整個芯片市場的增長,而隨著物聯網市場的崛起,服務器和大型服務器集群需要越來越高效的存儲容量和更快的速度,存儲器的容量也會消耗大量的功耗,目前這一代20 nm的DRAM應當遷移到20 nm以下的工藝,這樣才能提供更低功耗。

當前DRAM技術的存儲單元基于1個晶體管并搭配一個電容器,這種存儲單元尺寸很難進一部縮小。因為較小的晶體管帶來更多的漏電流,且較小的電容器結構擁有更少的電容量,這將導致兩次刷新之間的間隔時間必須縮短。當前基于一個晶體管+一個電容器存儲單元結構的DRAM并不是合理解決方案,DRAM行業正處于如何提高存儲器性能并要同時降低功耗的技術困境之中,如何突破這種困境?Kilopass首席執行官Charlie Cheng為大家帶來了可以改變DRAM產業格局的VLT新技術。

Kilopass的VLT技術顛覆DRAM產業

Kilopass以一次性可編程(OTP)存儲器技術的領導者而聞名,此次為DRAM市場帶來新的革新,Kilopass首席執行官Charlie Cheng在發布會上為大家詳細解讀了此項技術。

(1)什么是VLT技術

晶閘管是一種結構復雜的電子器件,在電學上等效于一對交叉耦合的雙極型晶體管。由于鎖存的形成,這種結構非常適合存儲器;與當前基于電容的DRAM相比,晶閘管內存不需要刷新。

Kilopass的VLT通過垂直方式實現晶閘管架構,從而使存儲單元更加緊湊。緊湊的結構加上所需的物理器件,構造出制造工藝簡單的交叉點內存,這將帶來一項與DDR標準兼容,并且比當前頂尖的20 nm DRAM制造成本低45%的新技術。Charlie Cheng談到,受工藝和技術壁壘的限制,DRAM技術自2010年以來就放緩了前進的步伐,而VLT技術則可以改變這一困境。

此外,VLT不需要復雜且高功耗的刷新周期,基于VLT的DDR4 DRAM將待機功耗降低了10倍,可降低到50f A/bit以下,且仍將性能提高15%。最為關鍵的是, VLT避開了傳統DRAM制造中最大的挑戰,即溝電容的制造,從而規避了相關的專利沖突。

(2)VLT技術為DRAM產業帶來的好處

傳統存儲器的讀寫方式只能依靠電壓的不同來解讀,當存儲器的制造工藝由20 nm降到7 nm甚至5 nm時,這一讀寫方式就要受到很大的挑戰。Kilopass公司的VLT技術則解決了這一難題,通過將讀寫信號“0”和“1”的信號區別拉到了108倍,從而能夠清晰地區別信號,讀寫數據。不僅如此,新的VLT技術無需新材料,與傳統的CMOS工藝兼容,同時還可以進行非常快速的讀寫,甚至可以實現0.1 p A的低功耗。

Charlie Cheng很自豪地表示,突破性的技術往往來自于小型的初創公司,Kilopass默默地做到了,他們一直致力于技術的研發和授權。VLT給工藝制造上帶來的改變是,它可以在現有的溝槽工藝中使用,無需傳統的電容,并且有著更高的產品良率和更低的成本。

由于VLT技術省去了帶漏電的、高功耗電容結構,省去了數據刷新,即使在120℃的高溫下還可以節省耗電時間,這樣刷新周期更快,讀寫速度更快。

(3)VLT技術提高了DRAM產品良率

Kilopass公司可以對大批量生產產品做出精準預測,他們設計了1000倍速的模擬器,可用精準軟件的方式模擬產品,這其中有超過30種的測試程序,214種不同的VLT參數變化并在20 nm至31 nm工藝上通過驗證,由此帶來的結果是,對客戶的生產參數窗口和產品良率目標可提早15個月確定。

VLT技術對國內DRAM市場的幫助

全球DDR存儲器市場在總產值為3500億美元的全球半導體市場中占據了超過500億美元的份額,中國政府也想促進國內半導體市場的產業發展,試圖進入這個領域。然而,DRAM市場已經十分成熟,且由三星、海力士、美光等公司占據了大量的市場份額,中國想自主進入DRAM市場不容易,且獨自設計DRAM有很大難度,如果采用Kilopass的VLT技術,則可以不用受到巨頭們的特別授權,即可自由進入這個市場,也是雙贏的好事。

Kilopass默默地在技術研發上不斷改進和創新,會給DRAM產業帶來怎樣巨大的影響,拭目以待。