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应用材料公司关于大批量制造工具的新存储技术

半导体设备供应商称,应用材料公司已经有五家客户采用其新的MRAM存储器制造解决方案,以及八家客户的ReRAM和PCRAM芯片

今天的大容量存储器技术,包括DRAM,SRAM和闪存,是几十年前发明的,并且已经在数字设备和系统中普遍存在。 新记忆 - 尤其是MRAM,ReRAM和PCRAM - 带来了独特的优势,但它们基于对大批量生产而言极具挑战性的新材料。 今天,应用材料公司正在推出新的制造系统,使新材料 - 这些新记忆的关键 - 能够以原子级精度沉积。 该公司表示,它正在提供它所开发的最先进的系统,以便能够以工业规模可靠地生产这些有前途的新存储器。

“我们今天推出的新Endura平台是我们公司创造的最先进的芯片制造系统,”应用半导体产品集团高级副总裁兼总经理Prabu Raja在公司新闻稿中引述道。 “我们广泛的产品组合为我们提供了独特的能力,可以将多种材料工程技术与板载计量相结合,创造出迄今为止无法实现的新型薄膜和结构。这些集成平台展示了新材料和3D架构可以发挥的关键作用。为计算行业提供全新的方法来改善性能,功耗和成本。“

IBM研究院人工智能硬件和系统半导体副总裁Mukesh Khare说:“新材料和设备类型可以在为物联网,云和AI产品提供高性能,低功耗嵌入式存储器方面发挥重要作用。 “大批量制造解决方案可以帮助加速整个行业中这些新记忆的可用性。”

SK海力士先进技术薄膜集团负责人Sung Gon Jin说:“我们重视应用材料公司的工作,与我们合作,加快新材料的开发和大批量生产技术,以应对新兴的回忆。”

“随着人工智能的进步,机器学习和物联网推动工作负载变得越来越数据密集和复杂,将需要内存技术的新创新来有效地处理它们,”Western Digital研究副总裁Richard New说。 “应用材料公司正在提供重要技术,以帮助加速MRAM,ReRAM和PCRAM等有前途的新兴存储器的可用性。”

物联网的MRAM

计算机行业正在构建物联网(IoT),其中传感器,计算和通信被整合到数百亿设备中,这些设备将监视其环境,做出决策并将关键信息发送到云数据中心。 据Applied介绍,MRAM(磁性随机存取存储器)是存储物联网设备软件和AI算法的首选存储器。

MRAM采用了硬盘驱动器中常见的精密磁性材料。 MRAM具有固有的快速性和非易失性,即使断电也可以保留软件和数据。 由于其快速的性能和高耐用性,MRAM最终可以用作3级高速缓冲存储器中SRAM的替代品。 MRAM可以集成到IoT芯片设计的后端互连层中,从而实现更小的芯片尺寸和更低的成本。

Applied称其新推出的Endura Clover MRAM PVD平台由九个独特的晶圆处理室组成,全部集成在原始的高真空条件下。 它是业界首个用于大批量生产的300mm MRAM系统,每个腔室可单独沉积多达五种不同的材料。 MRAM存储器需要精确沉积至少30种不同的材料层,其中一些材料比人类头发薄500,000倍。 仅仅原子直径的一小部分的工艺变化会极大地影响器件性能和可靠性。 Clover MRAM PVD平台包括板载计量,可在测量和监控MRAM层厚度时产生亚埃的灵敏度,以确保原子级均匀性,而不会有暴露于外部环境的风险。

“作为一种极其快速,高耐用的非易失性存储器,MRAM有望在物联网和人工智能应用中取代嵌入式闪存和3级高速缓存SRAM,”Spin Memory首席执行官Tom Sparkman表示。 “应用材料公司的大批量制造系统的可用性是对生态系统的巨大推动,我们很高兴与App​​lied合作提供MRAM解决方案并加速其采用。”

云中的ReRAM和PCRAM

据数据显示,随着数据生成呈指数级增长,云数据中心需要在连接服务器和存储系统的数据路径的速度和功耗方面进行数量级的改进。 ReRAM(电阻RAM)和PCRAM(相变RAM)是快速,非易失,低功耗,高密度存储器,可用作“存储级存储器”,以填补服务器DRAM和存储之间不断扩大的性价比差距。

ReRAM采用新型材料制成,其作用类似于保险丝,允许在数十亿个存储单元内选择性地形成细丝以表示数据。 相反,PCRAM包含DVD盘中的相变材料,并且通过将材料的状态从非晶态改变为晶态来编程位。 与3D NAND存储器类似,ReRAM和PCRAM以3D结构排列,存储器制造商可以通过在每个产品生成中添加更多层来稳定地降低存储成本。 ReRAM和PCRAM还提供编程和电阻率的中间阶段的可能性,以允许在每个存储器单元中存储多位数据。

与DRAM和硬盘驱动器相比,ReRAM和PCRAM都可以显着降低成本,同时显着提高读取性能。 ReRAM还是未来内存计算架构的领先候选者,其中计算元件集成到存储器阵列中,以帮助克服与AI计算相关的数据移动瓶颈。

应用其用于PCRAM和ReRAM的Endura Impulse PVD平台,包括多达9个真空下集成的处理室以及板载计量,以便精确沉积和控制这些新兴存储器中使用的多组分材料。

“ReRAM存储器中使用的新材料的均匀沉积对于实现最高的器件性能,可靠性和耐用性至关重要,”Crossbar首席执行官兼联合创始人George Minassian说。 “我们在ReRAM技术与内存和逻辑客户的合作中指定应用材料Endura Impulse PVD系统的板载计量,因为它可以在这些关键指标上实现突破。”

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