Микросхемы RRAM
Микросхемы RRAM размещаются друг над другом, и модуль емкостью 1 Тбайт занимает примерно половину площади модуля флэш-памяти NAND того же объема. Источник: Crossbar

Компания, основанная в 2010 году, производит и лицензирует энергонезависимую память RRAM, которая занимает меньше места, работает быстрее и отличается более высокой эффективностью энергопотребления по сравнению с оперативной памятью и флэш-памятью NAND.

«Мы предлагаем более высокую плотность размещения элементов и меньшее энергопотребление, – заявил директор Crossbar Джордж Минасян. – Благодаря физическим и электрическим характеристикам наша продукция становится подходящим вариантом для замены традиционных решений в смартфонах, планшетах, ПК и серверах».

В Crossbar утверждают, что, по сравнению с флэш-памятью NAND, RRAM обеспечивает 20-кратное увеличение скорости записи, 20-кратное сокращение энергопотребления и 10-кратный рост срока службы. Микросхемы памяти размещаются друг над другом, и модуль емкостью 1 Тбайт занимает примерно половину площади модуля флэш-памяти NAND того же объема.

Сколько будет стоить модуль RRAM емкостью 1 Тбайт, Минасян сказать не смог, но заметил, что он будет дешевле аналогичного модуля NAND, поскольку память RRAM дешевле в производстве.

Crossbar готова передавать лицензию на право использования своей технологии и другим производителям. До появления готовых продуктов пройдет еще два-три года, и здесь все будет зависеть от спроса.

Работа памяти RRAM отличается от функционирования флэш-памяти NAND и оперативной памяти. В отличие от NAND, в технологии Crossbar не используются транзисторы. Здесь применяется многоуровневый подход к хранению данных. Ячейка памяти RRAM имеет три уровня и коммутатор в середине, определяющий, хранится ли в ячейке ноль или единица. На верхнем уровне расположен металлический, а на нижнем – неметаллический электрод. При подаче высокого напряжения внутри диэлектрика формируются проводящие нити с низким сопротивлением. Ионы металла верхнего уровня поступают в коммутирующую среду и на нижний уровень. При приложении отрицательного заряда нити разрываются, и между электродами возникает непроводящий зазор, в результате состояние ячейки памяти меняется.

«Это не затвор, используемый в стандартных микросхемах NAND и NOR, а сопротивление, которое и дало название памяти RRAM», – пояснил Минасян.

Память RRAM использует имеющиеся материалы и может выпускаться на уже существующих производственных мощностях. Прототипы, по словам Минасяна, были изготовлены на заводах компании TSMC.

Память Crossbar RRAM не содержит транзисторов, поэтому в условиях дальнейшей миниатюризации микросхем с ее производством будет меньше проблем. «Технология Crossbar очень интересна и может стать полезной в условиях улучшения производственных технологий и уменьшения размеров чипов, – указал главный аналитик компании Objective Analysis Джим Хэнди. – Понятно, что рано или поздно что-то должно прийти на смену NAND и DRAM, ведь с дальнейшей масштабируемостью этих технологий возникают серьезные трудности. Но когда это произойдет, неясно».

По мере дальнейшего совершенствования производственных технологий выпускать микросхемы NAND и DRAM становится все сложнее. Корпорация Intel, владеющая самыми современными в мире заводами, вскоре намерена перейти на 14-нанометровую производственную технологию. Изготовление компактных микросхем с более развитым функционалом требует дополнительного внимания к деталям. Кроме того, повышается вероятность возникновения дефектов.

«С учетом уже сказанного и перспектив микросхем 3D NAND, которые придут на смену планарной памяти, можно ожидать вытеснения флэш-памяти NAND альтернативными технологиями не раньше чем через пять производственных поколений или даже больше, – заменил Хэнди. – То же самое относится и к микросхемам DRAM».

Когда предел масштабируемости будет достигнут, технологии наподобие Crossbar RRAM быстро отвоюют рыночную долю у известных игроков.

Академические и исследовательские организации предлагают и другие варианты. К альтернативным видам памяти относятся также продвигаемые компанией Everspin технологии магниторезистивной памяти (Magnetoresistive RAM, MRAM) и памяти с изменением фазового состояния (Phase-Change Memory, PCM), которые получили высокую оценку производителей Micron и Samsung Semiconductor. Компания Hewlett-Packard развивает тип памяти, названный мемристором.