工研院展出RRAM高速非揮發性電阻式記憶體  

隨著可攜式產品的蓬勃發展及功能需求的提升,使得當前全球記憶體市場需求急速擴張,其中又以非揮發性記憶體(non-volatile memory)的快速成長最受關注。能夠快速讀取的電阻式非揮發性記憶體(RRAM)深具競爭潛力,具備操作電壓低、快速啟動及讀取、結構簡單化、可多位元記憶、耐久性佳、記憶元件面積縮小及非破壞性讀取等優勢,並且擁有低成本的競爭力,是目前唯一能與具備低成本競爭力的快閃記憶體對抗的非揮發性記憶體,RRAM若能商品化,會在不久的將來成為革命性的記憶體。

工研院研發的高速非揮發性電阻式記憶體具有省電、存取速度快、儲存容量大等特點。在省電的特性上最低可達5微安培的電流及1.5V的低電壓;在存取速度方面只要使用0.3奈秒脈衝即可讓元件正常操作,遠優於一般快閃記憶體並可媲美SRAM。此外,藉由多位階的操作,可達成每個記憶單元儲存2個bits,除了可有效提升儲存資料密度,也可縮小面積,降低成本,在200℃的溫度下,資料可儲存10年以上不流失等優異特點,潛在商機極大。

2011台灣奈米科技展日前在台北世貿一館開幕,工研院以「改善環境 守護生活」為主軸,在展出快速讀取電阻式記憶體與中高溫熱電模組等,涵蓋電子、能源、傳產、設備儀器領域的11項創新奈米技術,也同步展出「國際奈米創意競賽」深具產品開發及量產潛力的首獎作品「石墨烯奈米電子:晶圓級單原子層碳射頻元件和電路(Graphene Nanoelectronics: Wafer Scale Single Atomic Layer Carbon RF Devices and Circuits)。

工研院奈米中心主任陳聯泰表示,全球奈米科技不斷蓬勃發展,在經濟部技術處與奈米國家型計畫的支持下,工研院在奈米科技的研發表現卓越,在產品開發技術方面不但屢獲國際獎項,也相繼帶動國內傳統產業、電子產業的發展,未來繼續精進技術的發展,期能催生新一波產業升級;在推動創新方面,工研院首度舉辦「國際奈米創意競賽」,吸引了IBM、NASA等國內外知名研究機構前來角逐,經過激烈的競賽後,由IBM團隊的「石墨烯奈米電子:晶圓級單原子層碳射頻元件和電路」獲得優勝,並以石墨烯創新概念展示實作RF射頻放大器,可廣泛應用在高頻通訊的電子產品,像是手機、醫療檢驗儀器等。

新世代記憶體爭霸戰蔓延許久,日、韓等大廠近年來積極投入RRAM(Resistive Random-Access Memory),欲取代NAND Flash技術成為明日之星,工研院也著手研發RRAM技術許久,日前已在內部量產成功,並與2~3家台系記憶體廠合作,目標希望能盡快將RRAM量產進入商品化,彌補台灣沒有NAND Flash技術的遺憾,同時也可充分利用台灣12吋晶圓廠優勢。

RRAM是次世代記憶體技術的一種,近幾年次世代記憶體一直被市場拿出來討論,也是因為傳統NAND Flash技術是採用傳統浮動閘(Floating Gate)架構,在20或10奈米以下將會導致無法再微縮下去,因此半導體業者積極尋找新的記憶體技術取代NAND Flash。

工研院奈米科技研發中心主任陳聯泰表示,RRAM低電壓、快速啟動、結構簡單等優點,是目前唯一能和NAND Flash技術抗衡的非揮發性記憶體(non-volatile memory),RRAM若是能進入量產規模商品化後,會是下世代記憶體的明日之星。

陳聯泰進一步表示,RRAM的電壓比NAND Flash還要低,在省電上最低可達5微安培的電流和1.5V的低電壓,讀取速度上只要使用0.3奈秒脈衝即可運作,速度比NAND Flash更快,且可在每個記憶單位儲存2個bits,提升儲存資料的密度並縮小面積。

RRAM未來目標是先取代NAND Flash技術,長遠目標希望能取代DRAM技術,不過若就成本考量,DRAM仍是具低成本的優勢。

工研院投入次世代記憶體多年,由於資源考量,已放棄PRAM將重點放在RRAM上,目前工研院針對RRAM技術已有51個專利在申請中,技術的最大關鍵在於材料,已在內部的8吋晶圓生產線中試產,採用電子束(e-beam)機台,目前是採用30奈米製程作試產,2012年預計可到20奈米製程。

再者,工研院也開始與2~3家台系記憶體廠合作,希望能將此技術導入12吋晶圓廠,並進入量產和商品化階段。

工研院表示,與台廠合作從年初就開始進行,但大家都還在評估階段,未來導入12吋晶圓廠還有很多問題要面對,包括技術製程的轉移、在12吋廠良率能提升、台廠是否能以現有機台設備進行生產,且是否願意再進一步投資機台設備等,商品化時程目前仍沒有時間表。

再者,RRAM技術一直是日韓研發的焦點,三星電子(Samsung Electronics)實力雄厚,因此幾乎每一種次世代記憶體都投入資源研發,其RRAM技術最快也預計在2012年商品化問世。

2010年底海力士(Hynix)和惠普(HP)也宣布合作開發RRAM技術和材料,爾必達(Elpida)與夏普(Sharp)也宣布要共同研發RRAM,顯見RRAM技術已是目前最吸睛的次世代記憶體。

記憶體業界認為,由於傳統NAND Flash技術架構面臨瓶頸,加上現在行動裝置產品的盛行,對於低耗電、高讀取速度等儲存技術需求越來越急迫,因此次世代記憶體會是未來半導體大廠的著力重點。

再者,過去DRAM領域台廠最被詬病之處在於沒有專利,而NAND Flash領域幾乎是缺席,未來在RRAM領域布局上,工研院目前已有技術和專利在手,若能配合台灣12吋晶圓廠優勢導入生產,有機會讓台灣記憶體產業重現光明。

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    Shacho San 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()