나노램

Nano-RAM
컴퓨터 메모리 및 데이터 스토리지 유형
일반
휘발성
들이받다
이력
비휘발성
ROM
NVRAM
초기 NVRAM
아날로그 녹음
옵티컬
개발 중
이력

나노램은 회사 난테로가 개발한 컴퓨터 메모리 기술이다.칩 형태의 기판 위에 퇴적된 카본 나노튜브의 위치에 기반한 비휘발성 랜덤 액세스 메모리의 일종이다.이론적으로 나노튜브의 작은 크기는 매우 높은 밀도의 기억을 가능하게 한다.난테로는 그것을 NRAM이라고도 부른다.

테크놀로지

1세대 난테로 NRAM 기술은 메모리 셀을 메모리 상태로 전환하기 위해 세 번째 단자를 사용하는 3단자 반도체 소자를 기반으로 했습니다.2세대 NRAM 기술은 2단자 메모리 셀을 기반으로 합니다.2 단자 셀의 장점은 셀 사이즈가 작아지고, 20 nm 미만의 노드에 대한 scalability가 향상되어(반도체 디바이스의 제조를 참조), 제조시에 메모리셀을 패시브 할 수 있는 것입니다.

카본나노튜브(CNT)의 부직포 매트릭스에서 교차하는 나노튜브는 위치에 따라 접촉하거나 약간 분리할 수 있다.만질 때, 탄소 나노튜브는 반데르발스 힘에 의해 함께 고정됩니다.각 NRAM "셀"은 그림 1과 같이 2개의 전극 사이에 위치한 CNT의 상호 연결된 네트워크로 구성됩니다.CNT 패브릭은 포토 리소그래피에 의해 정의되고 식각된 두 개의 금속 전극 사이에 위치하며 NRAM 셀을 형성합니다.

카본나노튜브포백

NRAM은 저항성 비휘발성 Random-Access Memory(RAM; 랜덤액세스 메모리)로서 기능하며 CNT 패브릭의 저항 상태에 따라 2개 이상의 저항 모드로 설정할 수 있습니다.CNT가 접촉하지 않으면 패브릭의 저항 상태가 높아져 "off" 또는 "0" 상태가 됩니다.CNT가 접촉했을 때 패브릭의 저항 상태는 낮고 "on" 또는 "1" 상태를 나타냅니다.2개의 저항 상태가 매우 안정적이기 때문에 NRAM은 메모리로 기능합니다.0 상태에서는 CNT(또는 CNT의 일부)가 접촉하지 않고 CNT의 강성으로 인해 분리된 상태로 유지되며, 이로 인해 상부 전극과 하부 전극 사이에 고저항 또는 저전류 측정 상태가 발생합니다.1 상태에서는 CNT(또는 CNT의 일부)가 접촉하여 CNT 간의 Van der Waals 힘에 의해 접촉된 상태로 유지되며, 이로 인해 상부와 하부 전극 사이에 저저항 또는 고전류 측정 상태가 발생합니다.전극과 CNT 사이의 접촉 저항과 같은 다른 저항 원천도 유의할 수 있으므로 고려해야 합니다.

NRAM을 상태 간에 전환하려면 상단 및 하단 전극 사이에 읽기 전압보다 큰 작은 전압이 인가됩니다.NRAM이 0 상태일 경우 인가되는 전압에 의해 서로 가까운 CNT 간에 정전 흡인이 발생하여 SET 동작이 발생합니다.인가된 전압이 제거된 후 CNT는 약 5eV의 활성화 에너지(Ea)를 가진 물리적 접착력(Van der Waals 힘)에 의해 1 또는 저저항 상태를 유지합니다.NRAM 셀이 1 상태일 경우 판독 전압보다 높은 전압을 인가하면 CNT 접합을 분리하기에 충분한 에너지를 가진 CNT 포논 들뜸이 생성됩니다.이것은, 포논에 의한 RESET 동작입니다.CNT는 활성화 에너지(Ea)가 5eV를 훨씬 초과하는 높은 기계적 강성(Young's Modulus 1 TPa)으로 인해 OFF 또는 고저항 상태로 유지됩니다.그림 2는 스위치 동작에 관여하는 개별 CNT 쌍의 양쪽 상태를 나타내고 있습니다.상태 전환에 필요한 높은 활성화 에너지(> 5eV)로 인해 NRAM 스위치는 방사선과 동작 온도 등의 외부 간섭에 저항하며 DRAM과 같은 기존 메모리를 지우거나 뒤집을 수 있습니다.

그림 2: 카본 나노튜브의 접점

NRAM은 그림 1과 같이 CNT의 균일한 층을 트랜지스터 등의 드라이버의 프리패브릭 어레이에 적층함으로써 제조됩니다.NRAM 셀의 하단 전극은 셀을 드라이버에 연결하는 기본 경로(전자 장치)와 접촉합니다.하부 전극은 기본 비아의 일부로 제작될 수도 있고 NRAM 셀이 사진적으로 정의되고 식각된 경우 NRAM 셀과 동시에 제작될 수도 있습니다.셀을 포토리스틱하게 정의해 식각하기 전에 NRAM 셀의 정의 중에 상부 금속 전극이 패턴화되어 식각되도록 상부 전극을 CNT층 위에 금속막으로 퇴적시킨다.어레이의 유전체 패시베이션 및 충전에 이어 화학기계적 평탄화 등의 평활화 프로세스를 사용하여 위쪽 유전체를 식각하여 상부 금속전극이 노광된다.상부 전극이 노출된 상태에서 다음 레벨의 금속 배선 인터커넥트가 제작되어 NRAM 어레이가 완성됩니다.그림 3은 쓰기 및 읽기를 위해 단일 셀을 선택하는 하나의 회로 방법을 보여 줍니다.크로스 그리드 인터커넥트 배치를 사용하여 NRAM과 드라이버(셀)는 다른 메모리 어레이와 유사한 메모리 어레이를 형성합니다.어레이 내의 다른 셀을 방해하지 않고 워드선(WL), 비트선(BL) 및 선택선(SL)에 적절한 전압을 인가함으로써 단일 셀을 선택할 수 있습니다.

그림 3: CNT 스위치

특성.

NRAM은 적어도 이론적으로는 D램과 비슷한 밀도를 가지고 있습니다.D램은 기본적으로 두 개의 작은 금속판 사이에 얇은 절연체가 있는 캐패시터를 포함합니다.NRAM은 D램의 플레이트와 거의 같은 크기의 단자와 전극을 가지고 있으며, 이들 사이의 나노튜브는 너무 작아서 전체 크기에 아무것도 추가하지 않습니다.다만, D램을 구축할 수 있는 최소 사이즈가 있는 것 같습니다.이 사이즈를 밑돌면 플레이트에 충분한 전하가 축적되어 있지 않습니다.NRAM은 리소그래피로만[citation needed] 제한되는 것 같습니다.즉, NRAM은 DRAM보다 훨씬 고밀도가 될 수 있으며, 아마도 저렴한 가격일 수도 있습니다.D램과 달리 NRAM은 전원을 필요로 하지 않으며 전원이 꺼진 후에도 메모리를 유지합니다.따라서 디바이스의 메모리 상태를 쓰고 유지하기 위해 필요한 전력은 셀 플레이트에 전하를 축적해야 하는 DRAM보다 훨씬 낮습니다.즉, NRAM은 비용 면에서는 DRAM과 경쟁할 수 있을 뿐만 아니라 전력 소비도 적습니다.따라서 쓰기 성능은 주로 필요한 총 충전량에 따라 결정되기 때문에 훨씬 더 빠릅니다.NRAM은 이론적으로 SRAM과 비슷한 성능을 낼 수 있어 D램보다 빠르지만 밀도가 훨씬 낮아 가격이 비싸다.

다른 비휘발성 메모리와의 비교

NRAM은 다른 Non-Volatile Random-Access Memory(NVRAM; 비휘발성 랜덤 액세스 메모리) 테크놀로지에 비해 몇 가지 장점이 있습니다.NVRAM의 공통 형태인 플래시 메모리에서 각 셀은 CG와 FG 사이에 배치된 플로팅 게이트(FG)에 의해 변조된 제어 게이트(CG)를 가진 MOSFET 트랜지스터와 유사하다.FG는 절연 유전체(일반적으로 산화물)로 둘러싸여 있습니다.FG는 주변 유전체에 의해 전기적으로 절연되므로 FG에 놓인 모든 전자는 FG에 갇히고 FG는 트랜지스터 채널에서 CG를 차단하고 트랜지스터의 임계값 전압(VT)을 수정합니다.FG는 FG에 가해지는 전하량을 기입하여 제어함으로써 선택된 셀의 VT에 따라 MOSFET 플래시 장치의 전도 상태를 제어한다.MOSFET 채널을 통과하는 전류는 감지되어 적절한 CG 전압이 인가되면 1 상태(전류 흐름)가 되고 CG 전압이 인가되면 0 상태(전류 흐름 없음)가 되는 바이너리 코드를 형성하는 셀의 상태를 결정합니다.

입력 후 절연체는 FG에 전자를 트랩하여 0 상태로 잠급니다.그러나 이 비트를 변경하려면 절연체에 이미 저장된 전하를 지우기 위해 "과충전"되어야 합니다.이를 위해서는 배터리가 제공할 수 있는 것보다 훨씬 많은 약 10V의 높은 전압이 필요합니다.플래시 시스템에는 "충전 펌프"가 포함되어 있어 전력을 서서히 증가시켜 더 높은 전압으로 방출합니다.이 프로세스는 속도가 느릴 뿐만 아니라 절연체를 열화시킵니다.이러한 이유로 플래시는 장치가 더 이상 효과적으로 작동하지 않을 때까지 쓰기 횟수가 제한됩니다.

NRAM 읽기 및 쓰기는 플래시(또는 "새로고침"으로 인해 DRAM)에 비해 모두 "저에너지"입니다. 즉, NRAM은 배터리 수명이 길어질 수 있습니다.또, 어느 쪽보다 기입이 훨씬 빠를 수 있습니다.즉, 양쪽 모두를 치환하는 데 사용할 수 있습니다.최신 전화기에는 전화번호 저장용 플래시 메모리, 플래시가 너무 느리기 때문에 고성능 작업 메모리용 DRAM, 더 높은 성능을 위한 일부 SRAM이 포함되어 있습니다.일부 NRAM은 CPU 캐시로 기능하기 위해 CPU에 배치될 수 있으며, 다른 칩에는 DRAM과 플래시를 모두 대체할 수 있습니다.

NRAM은 다양한 새로운 메모리 시스템 중 하나이며, 그 중 다수는 NRAM과 같은 방식으로 "범용"이라고 주장합니다.플래시, DRAM, SRAM 등 모든 것을 대체합니다.

사용할 수 있는 대체 메모리는 강유전체 RAM(FRAM 또는 FeRAM)입니다.FeRAM은 D램 셀에 소량의 강유전체 재료를 추가합니다.재료의 필드 상태는 비파괴 형식으로 비트를 인코딩합니다.FeRAM은 NRAM의 장점이 있지만 가능한 최소 셀 크기는 NRAM보다 훨씬 큽니다.FeRAM은 플래시의 쓰기 횟수가 제한된 애플리케이션에서 사용됩니다.FeRAM 읽기 작업은 파괴적이며 나중에 쓰기 작업을 복원해야 합니다.

보다 추측적인 메모리 시스템으로는 자기저항 랜덤 액세스 메모리(MRAM)와 위상변화 메모리(PRAM)가 있습니다.MRAM은 자기 터널 접합의 그리드에 근거하고 있습니다.MRAM은 터널 자기저항 효과를 사용하여 메모리를 읽기 때문에 비파괴적이고 매우 적은 전력으로 메모리를 읽을 수 있습니다.초기 MRAM은 필드 유도 [1]쓰기를 사용했지만 크기 제한에 도달하여 플래시 장치보다 훨씬 크게 유지되었습니다.다만, 새로운 MRAM 테크놀로지에 의해서, 사이즈의 제한을 극복하고, 플래시 메모리를 사용해도 MRAM의 경쟁력을 높일 수 있습니다.기술은 Crocus Technology가 개발한 TAS([2]Thermal Assisted Switching)와 2009년 [3]Crocus, Hynix, IBM 등이 작업하던 스핀 전달 토크입니다.

PRAM은 쓰기 가능한 CD 또는 DVD와 유사한 기술을 기반으로 하며 광학적 특성 대신 자기 또는 전기적 특성을 변경하는 위상 변화 재료를 사용합니다.PRAM 재료 자체는 확장성이 있지만 더 큰 전류 소스가 필요합니다.

역사

주식회사 난테로
유형사적인
산업반도체, 나노테크놀로지
설립.2001
본사
매사추세츠 주
,
미국
상품들나노램
웹 사이트www.nantero.com

난테로는 2001년에 설립되어 매사추세츠주 워번에 본사를 두고 있다.플래시 반도체 제조 플랜트에 대한 막대한 투자로 인해 [4][5]NRAM의 속도와 밀도가 임박했다는 2003년의 예측에도 불구하고 시장에서 플래시를 대체할 대체 메모리는 없었습니다.

2005년 NRAM은 유니버설 메모리로 승격됐고 난테로는 2006년 [6]말 생산이 가능할 것으로 예상했다.2008년 8월 록히드 마틴은 난테로의 지적 재산에 [7]대한 정부 출원에 대한 독점 라이선스를 취득했다.

2009년 초까지 Nantero는 30개의 미국 특허와 47명의 직원을 보유하고 있었지만 여전히 엔지니어링 [8]단계에 있었습니다.2009년 5월, 미국 우주왕복선 [9]아틀란티스호의 STS-125 임무에서 내방사선성 NRAM 버전이 테스트되었다.

동사는,[10][11] 2012년 11월에 벨기에의 리서치 센터 imec와의 또 다른 자금 조달과 협업이 발표될 때까지 조용했습니다.난테로는 2012년 11월 시리즈 D [12]라운드를 통해 총 4200만달러 이상을 조달했다.투자자에는 Charles River Ventures, Draper Fisher Jurvetson, Globespan Capital Partners, Stata Venture Partners 및 Harris & Harris Group이 포함되어 있습니다.2013년 5월에는 Schlumberger의 [13]투자로 시리즈 D를 완성했다.EE 타임즈는 난테로를 "2013년에 [14]주목해야 할 10대 스타트업" 중 하나로 선정했습니다.

2016년 8월 31일:후지쯔 반도체 2사가 난테로 NRAM 기술을 공동 라이선스하고 있다.후지쯔는 2018년 칩 생산을 위한 개발.내장 플래시 [15]메모리보다 수천 배 빠른 재작성과 수천 배 더 많은 재작성 주기를 갖게 됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ https://www.everspin.com/file/214/download[베어 URL PDF]
  2. ^ 실용적인 MRAM의 등장"Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-04-27. Retrieved 2009-07-20.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  3. ^ Mark LaPedus (June 18, 2009). "Tower invests in Crocus, tips MRAM foundry deal". EE Times. Retrieved July 10, 2013.
  4. ^ "A new type of computer memory uses carbon, rather than silicon". The Economist. May 8, 2003. Retrieved July 10, 2013.
  5. ^ John Leyden (May 13, 2003). "On ultra-fast carbon memory: Nanotube". The Register. Retrieved July 20, 2013.
  6. ^ "Nanotube 'Universal Memory' A Turn-On For Computers". Museum of Science Current Science and Technology Center. Archived from the original on February 4, 2005. Retrieved July 14, 2013.
  7. ^ LaPedus, Mark (August 13, 2008). "Lockheed buys Nantero's government unit". Retrieved August 20, 2013.
  8. ^ Efrain Viscarolasaga (January 22, 2009). "Nantero's semiconductors pull high patent power ranking". Mass High Tech. Retrieved July 10, 2013.
  9. ^ "Lockheed Martin Tests Carbon Nanotube-Based Memory Devices on NASA Shuttle Mission". Press release. November 18, 2009. Retrieved July 14, 2013.
  10. ^ "Nantero, imec Collaborate on Development of Carbon-Nanotube-Based Memory". AZOM: The A to Z of Materials. November 1, 2012. Retrieved August 20, 2013.
  11. ^ Mellow, Chris (November 6, 2012). "Flash-killer nanotube memory firm teams with Belgians to try again: 3 yrs late, and counting - but now moving 'even faster'". The Register. Retrieved July 10, 2013.
  12. ^ Resende, Patricia (November 28, 2012). "Nantero gets $10M to move product into commercialization". Mass High Tech. Retrieved July 10, 2013.
  13. ^ "Nantero Secures Second Closing of Series D; Company Adds Major Strategic Investors". May 29, 2013. Retrieved August 20, 2013.
  14. ^ Clarke, Peter (December 21, 2012). "10 top startups to watch in 2013". EE Times. Retrieved July 10, 2013.
  15. ^ Mellor, Chris (31 August 2016). "Deep inside Nantero's non-volatile carbon nanotube RAM tech". The Register.

외부 링크