取代NAND的电阻变化型新内存亮相

　　在半导体电路技术国际会议“ISSCC 2010”的Session14“Non-Volatile Memory”上，MRAM、PCM以及FeRAM等非易失性内存的发布齐聚一堂。今年技术发布的看点是（1）意图取代NAND闪存的电阻变化型内存首次在ISSCC上亮相，（2）此前被称为新型内存的MRAM、PCM和FeRAM的开发正稳步前进。

　　首先，关于电阻变换型内存（ReRAM），美国Unity Semiconductor发布了在记忆元件中采用金属氧化物（CMOx）的64Mbit测试芯片（演讲序号：14.3）。与其他的ReRAM不同，该芯片无需选择单元，而且可实现多值化和多层化，因此实际单元面积可达到与NAND闪存同等以下的水平。另外，该公司自信地表示，该芯片与其他ReRAM相比可靠性更为出色。原因是其他ReRAM在记忆元件的一部分形成柱状电流通路，而此次发布的产品则是改变记忆元件整体的电阻，以及通过比耐压(10V左右)还要低许多的低电压(±4V左右)进行擦写动作。

　　Unity Semiconductor展示了多达1000次的擦写结果，今后计划将擦写次数提高到5000次左右。虽然此次的发布只限于采用90nm工艺的64Mbit芯片的试制，不过几年后将以123mm2的芯片面积（单元面积为0.0081μm2（*））实现采用45nm工艺的64Gbit产品。另外，曾经在去年的ISSCC上发布过的43nm工艺64Gbit NAND闪存虽然采用了4bit/单元，但面积还是高达244mm2，因此可以看出此次发布的ReRAM潜力较高。

　　另外，MRAM，PCM和FeRAM方面，热情高涨的发布也接连不断。关于MRAM，多伦多大学（与富士通研究所共同发布）以及东芝均发布了自旋注入方式（STT：Spin Transfer Torque）MRAM（演讲序号：14.1、14.2）。与原来的磁场擦写方式不同，自旋注入方式可以大幅降低擦写电流，因此可以实现单元的小型化。多伦多大学等的发布内容是通过并联记忆元件的负性电阻，以确保读取时裕度（Margin）的电路方式。另一方面，东芝的发布瞄准了128Mbit级的大容量内存。通过采用垂直型磁性记忆元件，将单元面积降至0.358um2，同时通过恰当设定参考电流的电路方式确保了动作裕度。此次采用65nm工艺试制出了芯片面积为47mm2的64Mbit MRAM。周期时间为30ns，采用了SRAM兼容的标准。

　　PCM方面有两项发布，意法半导体（STMicroelectronics）和恒忆（Numonyx）发布了面向混载的4Mbit宏，恒忆发布了1Gbit的大容量内存（演讲序号：14.7、14.8）。尤其是恒忆的1Gbit PCM让人觉得实用化近在咫尺。存取时间为85ns，传输速度在读取时为266MB/秒，在写入时为9MB/秒，芯片面积为37.5mm2，非常小。采用了由4个内存单元共享基区接触（Base Contact）的阵列结构，实现了面积削减和性能优化。另外，虽然详细情况没有公布，不过据介绍还配备了ECC。

　　FeRAM方面，继去年之后由东芝发布了Chain-FeRAM（演讲序号：14.4）。通过抑制bit线间噪声的电路技术，确保了读取时的信号量，有望实现256Mbit的大容量化和1.3V的低电压工作。将以非易失为优势取代HDD和SSD的缓存用途DRAM，并实现HDD和SSD的性能提高。

      *摘要和发布的幻灯片中误写为0.081um2。发布者在提问中进行了更正。（特约撰稿人：仓田 英明，日立制作所）