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深度解读Intel的3D Xpoint闪存的材料结构

时间:08-15 来源:半导体行业观察 点击:

端点的结构选项则可使时间大幅缩短一半。除此之外,还必须考虑从矩阵的I/O芯片驱动器/解码器部份进行存取的时间。

中央晶核或每个电极记忆结构上的晶核,对于升高的温度数据保留并没什么帮助。如果数据保留失败始于晶核生长的结晶键或渗透路径,则两种情况下的距离都将减半。或者更简单地说,来自更快写入(SET)的双重结构增益往往会影响升高的温度数据保留性能--因此,这可能适用且达到相对较短的数据保留时间,以及Optane实际数据保留时间相当于NADN以及英特尔宣称1,000倍的各种相关讨论。

对称的Optane记忆体结构之第三种可能性是它确实无需大型晶核和RESET,包括留下一部份微晶体,平均地分布在作为多晶核的整个记忆体材料上。但这种方法对于升高的温度数据保留也并没什么帮助。在每个微晶体的周围只需要非常少量的结晶,就可能产生电极桥接导电颗粒间渗透路径以及数据保留失效。

预测与讨论

一个重要的问题是如果有发热电极,它可能是图1(b)的绿色区块,或者可能是阈值开关电极/阻障层。如此则意味着发热体可在记忆体和阈值开关起作用。等到TechInsights或英特尔提供记忆体材料在其RESET状态的更多资料时,就能为各种猜测提供解答了。

虽然我对于双重结晶热对称模型的猜测可能是--或可能不是--正确的,但作为Optane解决方案的一部份,还有待进一步的研究。尤其是因为它提供了让最长写入时间(SET)减少两倍以及权衡写入时间功率的办法。如图4所示,它可能被认为是一种「回到未来」的研究途径。

图4:PCM生命周期

PCM的双重结晶作业如今已可能实现了,因为在3D堆叠记忆体结构中,记忆体元件并不会有因紧密耦合施加在芯片与发热体上的不对称性。

一般来说,记忆体解决方案中的发热体可解决三个问题。一是可使用薄膜边缘作为底部电极,在可用的时间下实现微影跃阶。它以较小元件提供较低功耗,同时决了主动式材料必须在结晶状态沉积的问题。

第三则是避免了与正常操作不一致的原始(或初次启动)阈值电压问题。这些步骤产生了具有更多控制晶体生长介面的「圆顶」或「蘑菇」型结构。至于以往较大面积的微影PCM结构,克服在晶体状态沉积材料的方法是,在最初测试时施加可逐渐让晶体材料回到非晶态的RESET脉冲突波。显然,这并不适用于非常大型的阵列,但在当时很自然地整合于测试预算,成为策略上重要应用的严格测试协议组成部份。

随着微影技术持续微缩,以往的「圆顶」结构实际上已经消失了,随后被紧密封装的垂直「钻孔」PCM结构所取代,如今则可能实现无需发热体的对称结构了。

令人印象深刻的先进微影技术、封装和电脑架构等梦想并不是整个故事的结束。无论记忆体技术如何发展,每个记忆体单元的核心都将决定Optane在某些利基应用的未来。

等到TechInsights或英特尔提供有关Optane记忆体材料在RESET状态的更多资料后,各种预测与讨论都将变得更加明朗。

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