美商應(yīng)材宣布推出新存儲器技術(shù)

美商應(yīng)材公司（Applied Materials）因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和云端運(yùn)算所需的新存儲器技術(shù)，日前宣布推出創(chuàng)新、用于大量制造的解決方案，有利于加快產(chǎn)業(yè)采納新存儲器技術(shù)的速度。

現(xiàn)今的大容量存儲器技術(shù)包括DRAM、SRAM和快閃存儲器，這些技術(shù)是在數(shù)十年前發(fā)明，已廣為數(shù)字設(shè)備與系統(tǒng)所采用。新型存儲器中，包括MRAM、ReRAM與PCRAM等將提供獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。但是，這些存儲器所采用的新材料，為大量生產(chǎn)帶來了相當(dāng)程度的挑戰(zhàn)。

因此，應(yīng)材公司日前率先推出新的制造系統(tǒng)，能夠以原子級的精準(zhǔn)度，進(jìn)行新式材料的沉積，而這些新材料將會是生產(chǎn)前述新型存儲器的關(guān)鍵。這是應(yīng)材公司推出了該公司迄今為止所開發(fā)過最先進(jìn)的系統(tǒng)，讓這些新型存儲器能夠以工業(yè)級的規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)。

應(yīng)材公司表示，當(dāng)前的電腦產(chǎn)業(yè)正在建構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，其中，將會有數(shù)百億個(gè)裝置內(nèi)建傳感器、運(yùn)算與通訊功能，用來監(jiān)控環(huán)境、做決策和傳送重要資訊到云端資料中心。在儲存物聯(lián)網(wǎng)裝置的軟件與AI演算法方面，新世代的MRAM（磁性隨機(jī)存取存儲器）是儲存用存儲器的首選之一。

MRAM采用硬盤機(jī)中常見的精致磁性材料，藉由MRAM本身快速且非揮發(fā)性的性能，就算在失去電力的情況下，也能保存軟件和資料。而因?yàn)镸RAM速度快，加上元件容忍度高，MRAM最終可能做為第3級快取存儲器中SRAM的替代產(chǎn)品。MRAM可以整合于物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)的后端互連層中，進(jìn)而達(dá)成更小的晶粒尺寸，并降低成本。

而對于MRAM的發(fā)展，應(yīng)材公司的新Endura Clover MRAM物理氣相沉積（PVD）平臺，是由9個(gè)獨(dú)特的晶圓處理反應(yīng)室組成，全都是在純凈、高真空的情況下完成整合。這是業(yè)界第一個(gè)大量生產(chǎn)用的300 mm MRAM系統(tǒng)，每個(gè)反應(yīng)室可個(gè)別沉積最多5種不同的材料。

應(yīng)材公司也強(qiáng)調(diào)，因?yàn)镸RAM存儲器需經(jīng)過至少30種不同材料層的精密沉積制程。其中，某些材料層可能比人類的頭發(fā)還細(xì)微50萬倍。因此，在制程中即使是厚薄度只有原子直徑一丁點(diǎn)的差異，就會對裝置的效能與可靠性造成極大的影響。而Clover MRAM PVD平臺包括內(nèi)建量測功能，可以用次埃級（sub-angstrom）的靈敏度，在MRAM層產(chǎn)生時(shí)測量和監(jiān)控其厚度，以確保原子層級的均勻性，同時(shí)免除了暴露于外部環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

另外，隨著資料量產(chǎn)生呈現(xiàn)遽增的情況，云端資料中心也需要針對連結(jié)服務(wù)器和儲存系統(tǒng)的資料路徑，達(dá)成這些路徑在速度與耗電量方面的效能提升。對此，因?yàn)樾乱淮腞eRAM（電阻式隨機(jī)存取存儲器）與PCRAM（相變隨機(jī)存取存儲器）具備快速、非揮發(fā)性、低功率的高密度存儲器的特性?？梢猿蔀椤皟Υ婕壌鎯ζ鳌保蕴钛a(bǔ)服務(wù)器DRAM與儲存存儲器之間，不斷擴(kuò)大的價(jià)格與性能落差。

而對于未來ReRAM及PCRAM的需求，應(yīng)材公司采用新材料制程。應(yīng)材公司解釋，其材料的作用類似于保險(xiǎn)絲，可在數(shù)十億個(gè)儲存單元內(nèi)選擇性地形成燈絲，以表示資料。對照之下，PCRAM則式采用DVD光碟片中可找到的相變材料，并藉由將材料的狀態(tài)從非晶態(tài)變成晶態(tài)的做法，進(jìn)行位元的編程，類似于3D NAND Flash快閃存儲器的架構(gòu)。

而ReRAM和PCRAM是以3D結(jié)構(gòu)排列，存儲器制造商可以在每一代的產(chǎn)品中加入更多層，以穩(wěn)健地降低儲存成本。ReRAM與PCRAM也提供編程與電阻率中間階段的可能性，讓每個(gè)儲存單元可以儲存多個(gè)位元的資料。相較于DRAM，ReRAM及PCRAM皆承諾未來可大幅降低成本，而且讀取效能也比3D NAND Flash快閃存儲器和硬碟機(jī)快上許多。ReRAM能將運(yùn)算元件整合于存儲器陣列中，以協(xié)助克服AI運(yùn)算相關(guān)的資料移動瓶頸情況下，也是未來存儲器內(nèi)運(yùn)算架構(gòu)的首要候選技術(shù)。

對此，應(yīng)用材料的Endura Impulse物理氣相沉積（PVD）平臺適用于PCRAM與ReRAM，包含最多9個(gè)在真空下進(jìn)行整合的處理反應(yīng)室及內(nèi)建量測功能，能夠以精密的方式進(jìn)行沉積，以及控制這些新型存儲器中所使用的多成分材料。