碳奈米管记忆体取代DRAM指日可待

美国奈米随机记忆体供应商Nantero在今年Hot Chips大会发表其基于碳奈米管(CNT)的新一代非挥发性随机存取记忆体(NRAM)设计，并看好它将成为DRAM的替代技术。Nantero的第一步是联手业界伙伴——富士通(Fujitsu)，预计在明年推出使用这项新技术的DRAM替代方案。

DRAM在当今的半导体市场中拥有最大占有率，今年的销售额预计将突破千亿美元，部份原因就在于DRAM价格持续居高下不。不过，该技术预计将在64Gbit元件遇到瓶颈，迫使美光(Micron)等业界供应商积极探索相变记忆体等其它替代技术。

Nantero的非挥发性NRAM采用静电电荷来激发CNT单元的随机阵列，据称相对上更容易自旋涂布于任何CMOS制程上。该公司声称，NRAM技术将超越DRAM技术发展蓝图，率先推出采用28nm制程制造的100mm2晶片，在8Gb和16Gb元件中堆叠4Gbit CNT分层。

Nantero首席架构师Bill Gervasi说：“这是一个不错的开始——因为它本身就是一个市场。”

理论上，DDR4可支援多达8层堆叠，DDR5可支援达16层，未来的先进制程还可能实现更密集的单层。Nantero预测，64Gbit NRAM可以采用14nm制程制造，而256Gbit元件还能以7nm先进制程制造，二种元件均采用四层堆叠。

Gervasi说，Nantero已经为此开发出DDR4参考设计，以“带动NRAM技术的发展......它是一种比DRAM更具扩展性的方式，所以，我想我们已经准备好一条可以轻松取代DRAM的发展路线图了。”

在会后的提问过程中，与会者试图戳穿该新技术途径的漏洞，但并未发现明显差距。Gervasi说：“我一直在提心吊胆地等待最后的结果。如今虽然还不是16Gbit元件，但我们已经制造数千个测试晶片了。”。

CNT单元表现出与标准DRAM时序的一些变异。然而，他们应该可以使用未经修改的DRAM控制器，并在DRAM DIMM的电源范围提供低至5奈秒(ns)和5毫微焦耳/位元(fj/bit)的读/写速度。

他说：“客户们将会在处理器方面进行加密”，以因应主记忆体的非挥发性质。他指出，过去几年来的努力，如今已能在Windows、Linux和应用程式(app)环境下为非挥发性主记忆体提供支援了。

NRAM timing支援ECC的NRAM时序尽管不同于DRAM，但仍能使用现有的控制器（来源：Nantero）

关于软错误，他说：“这些元件都已经送入太空使用了，我们也能提供关于温度、α和r射线的数据——不会有什么会导致CNT出错的怪事发生。”

Nantero的秘方一部份就在于其用于形成CNT的浆料以及元件尺寸和形状的细节。他说：“我们可以在供应商的制造设施进行设计和制造设备。”此外，该公司还拥有如何引导静电讯号进行读写的专有技术。

今年4月，Nantero才刚从DIMM制造商金士顿(Kingston)、戴尔(Dell)旗下投资子公司Dell Technologies Capital和思科(Cisco)旗下投资公司Cisco Investments，以及中国晶圆代工大厂中芯国际(SMIC)旗下投资公司CFT Capital等八家投资者获得了2,970万美元的资金。