终结平面DRAM 更小体积电阻式RAM登场

随着科技的进步，各类器件都在向着小体积高性能发展，其中尤以芯片和存储器件对小体积的追求最为突出。在存储器件当中，电阻式RAM（随机存取存储器）由于低功耗且小体积的特点受到了广泛的追捧。传统的DRAM存储器正面临挑战，并且很有可能在未来几年当中被淘汰。

现在人们对新类型存储器的需求越来越高，包括相变RAM（PCRAM），铁电RAM（FRAM），磁阻RAM（MRAM），和最近的电阻式RAM。

几年以来TechInsights都在对Numonyx和三星的PCRAM，Ramtron的FRAM，以及飞思卡尔及其子公司Everspin的MRAM。这些器件都已经出现在市场上了，但从中都还没有出现能取代NAND或DRAM的趋势，因为这些器件的尺寸和功耗水平还和传统结构难以匹敌。而电阻式RAM则能同时满足低功耗和小单元面积的要求，这使得其成为目前最有潜力的非易失性存储器。

Adesto和松下是两家带来两种不同的电阻式存储器的公司。Adesto提供了32KB到128 KB的单独内存芯片导电桥接RAM（CBRAM），主要的目标市场是物联网方面的应用。松下则提供了嵌入了ReRAM的8位MCU，可用于便携式的医疗应用设备、安全设备和传感器设备。目前这些市场都还小众，在短时间内不会给DRAM和NAND带来明显的威胁。

Adesto RM24EP128KS CBRAM的结构图像

嵌入了ReRAM的Panasonic MN101LR05D 8位MCU结构图像

平面型NAND和DRAM的尺寸收缩确实已经走到了尽头。为了应对这一情况，三星、美光、SK-海力士和东芝都在研究这些器件的3D架构。例如三星就在2014年秋天发布了3D V-NAND存储，主要用在固态硬盘中；而AMD也指望在其即将到来的390X GPU使用上SK-海力士的高带宽内存（HBM）。

这两款产品都没有要注定成为大型商业存储的竞争者，但是他们的目标市场（物联网和便携式系统）确实需要这些。而三星、SK-海力士、东芝和美光这样的公司可能会更容易生产针对大型商业存储市场的ReRAM产品。比如说，三星在2011年的电子器件会议（IEDM）上展示了使用3D工艺制成的垂直型电阻式RAM。在这些器件中使用的垂直结构有一个垂直中心TiN电极，该电极涂有一层TaOx存储层，并且由W/TiN水平电极进行环绕。水平电极会在另一个顶部堆叠以得到VVRAM结构。三星提到可以将VRAM的层数提高到32层甚至更高，所以他们最近在其发布的3D V-NAND中使用了39层金属栅极就不那么令人惊奇了。

美光和索尼则在2014年的ISSCC（国际固态电路会议）上展示了一款16GB ReRAM，生产所采用的是27纳米工艺，单元尺寸为6F2。一个双层CuTe/绝缘层组成了电阻组件。索尼说过16GB ReRAM的存储级产品可能在2015年正式上市。

虽然这种全新的存储器技术想要出现在手机上还需要一段时间，但可以预计其必将成为存储器的发展方向。相信在不久的将来我们就能在智能手机等便携设备上看到它们的身影。