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走进日本东芝考察新的存储技术用于tb级容量
去日本考察电子行业的话,日本最大的半导体制造商公司东芝是不能错过的公司,作为最早进入中国的日本企业之一的东芝经营领域包括了数码产品,电子元器件,社会基础设备,家电等等。但是其最核心竞争力,一直都是其半导体设备,
 
近日,这家140年历史公司于2019年6月9日至14日在日本京都举行的超大规模集成电路技术(VLSI)研讨会上宣布了一项新的存储技术,该技术能够实现terabit级的容量,取代3D NAND闪存。
 
它是一种电阻变化的非挥发性存储器,利用银的氧化还原反应(Ag),东芝存储器称之为“银离子存储器”。目前它还处于研究阶段,该公司还没有决定何时将该技术商业化。
 
terabit-class存储器正在世界范围内得到积极的研究和发展。迄今为止,诸如oxidetype ReRAM和phase-change等新存储器的写入电流超过几十微安,芯片级功耗增加太多,电压很难控制。因此,很难实现terabit-class记忆。
 
另一方面,(Ag)离子内存可以减少存储单元的写作电流小于1μa,使其更容易实现terabit-class记忆。据东芝存储公司(Toshiba Memory)说,在室温下,它的数据保存时间可以达到10年。
 
为了实现这些特性,东芝存储器采用AgW合金作为存储单元的上电极,采用低密度SiO2作为上下电极之间的材料。
 
银离子存储器的开关工作如下。当一定的电压作用于高电阻状态下的存储单元时,Ag从上电极熔化为Ag离子。银离子在低密度二氧化硅中形成高密度、大尺寸的团簇状银,并具有较低的电阻。
 
当向存储器单元施加反向电压时,银离子以银的形式沉淀在上层电极上,使存储器单元具有较高的电阻。东芝内存公司(Toshiba Memory)的数据显示,高阻和低阻状态之间的开关比目前约为100。
 
一般来说,当写当前的内存电流小于1μa时,其数据保留性能降低。通过结合AgW和低密度SiO2,可以提高低阻状态下银团簇的尺寸。因此,东芝内存公司(Toshiba Memory)表示,有可能将数据保留时间延长至10年。
 
这一次,东芝存储器使用了一个300mm的晶圆,并原型化了一个具有交叉点结构的存储单元阵列,该阵列适合于增加密度。该原型存储单元阵列的存储单元宽度可窄至40nm。
 
当该公司使用160nm、80nm和40nm的存储单元宽度检测I-V(电流-电压)曲线时,发现性能没有太大差异。因此,该公司得出结论,新技术可以支持先进的工艺技术。
 
此外,银离子存储器可以实现所谓的“1R-structure”交叉点式存储器,它不使用记忆单元的选择器。东芝记忆体公司表示,当使用在300mm晶圆上形成的交叉点结构存储单元阵列对银离子存储器进行开/短测试时,整个晶圆上没有发现任何故障。

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