一款革命性的存储芯片：延迟为DRAM的十分之一

2023-09-27 02:09

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自tomshardware，谢谢。

本周，我们采访了QuInAs Technology。这家最近成立的公司是从兰卡斯特大学物理系分拆出来的，旨在进一步开发 UltraRAM 并将其商业化。我们被允许在位于英国兰开夏郡兰卡斯特的兰卡斯特大学实验室的测试车辆中首次看到实际的 UltraRAM 存储芯片。

这种潜在的颠覆性技术旨在将闪存的非易失性与比 DRAM 更快的速度结合起来。该存储器即使在断电后也能保留数据，该公司声称其耐用性至少比 NAND 高 4,000 倍，并且可以存储数据 1,000 多年。它还被设计为具有 DRAM 1/10 的延迟，并且比在类似节点上制造的 DRAM 更节能（100 倍），吸引了 Meta 等行业重量级企业的兴趣。

我们上次报道 UltraRAM是在 2022 年 1 月。从那时起，QuInAs 技术就不断开发、完善和测试新型内存。然而，近几个月来，最大的变化出现在业务方面——这对于任何想要将其技术推向市场的初创公司来说至关重要。

兰卡斯特实验室之旅

我们参观了 UltraRAM 实验室，亲眼目睹了物理系的半导体设备，讨论了实验室可用的各种制造技术，并讨论了设备的功能和限制。我们5还看到了测试的内存工作原型。

实验室现有的最佳技术将帮助研究人员创建尺寸小至 20 纳米的 UltraRAM 器件。这方面的进展将在接下来的几个月内取得，一些昂贵的新测试和验证设备将很快到达，以评估 UltraRAM 扩展工作。

实验室参观的另一个重要部分是考察 UltraRAM 独特主张的核心技术。我们研究了MBE（分子束外延）设备，它可以精确沉积 UltraRAM 技术所需的半导体层（GaSb、InAs 和 AlSb）。

UltraRAM 背后的技术

三重势垒共振隧道 (TBRT) 结构是 UltraRAM 进步的关键。这种高电阻结构的作用与闪存 NAND 的氧化层类似，但根据兰卡斯特大学团队的说法，它可以促进数据存储 1,000 多年。

UltraRAM 是一种基于电荷的存储器，与闪存 NAND 一样，使用浮动栅极。与闪存一样，浮置栅极的电荷状态可以通过测量底层“通道”的电导来非破坏性地读取。然而，与闪存不同，UltraRAM 由于其 TBRT 结构而不会在编程和擦除周期中磨损。

这是 1000 万次写入/擦除周期的耐用性声明的主要限定条件，UltraRAM 背后的研究人员有足够的信心声称，未来的测试预计会看到这一耐用性估计值向上修正。与此同时，主流 TLC 3D NAND 在数千次写入后可能会出现栅极退化。

关于 UltraRAM 的另一个关键主张是，浮栅可以“极其快速地且用很少的能量”进行切换，这些吸引人的品质同样归因于谐振隧道效应的量子力学现象。据称其优点包括 UltraRAM 的开关能量比同一节点上的 DRAM 低 100 倍（比 NAND 低 1,000 倍）。此外，UltraRAM 研究人员断言，新的内存技术预计能够进行 1 纳秒的写入操作，这比 DRAM 快约 10 倍。

商业助推器

两件重大事件让 QuInAs 对 UltraRAM 最终的商业成功更有信心。首先，在8月份的闪存峰会上，UltraRAM荣获“最具创新闪存初创公司”奖。我们听说，在圣克拉拉活动中对该技术的未来感兴趣的人包括 Meta (Facebook)，他们对这家英国内存初创公司的节能主张特别感兴趣。

其次，QuInAs 通过Innovate UK的 ICURe Exploit 赠款获得了重要的财务支持。QuInAs 很快将全面宣布此次融资胜利，但我们知道，该公司获奖是因为在为期六个月的密集项目中展示了商业可行性和前沿科学。

随着资金的批准，UltraRAM 开发人员致力于以下工作：

测试纳米级 UltraRAM 设备，以进一步证明有关性能、效率和耐用性的声明。
与投资者合作，迈向小批量生产。

近几个月来，随着 QuInAs 的成立，商业的车轮确实在运转。此外，本月早些时候，在SEMICON台湾 2023 上举办的由政府赞助的英国馆展览对于与潜在技术和制造合作伙伴的讨论很有帮助。我们从与 QuInAs 的会谈中了解到，他们可能会在台湾而不是欧洲（比利时 IMEC）找到制造合作伙伴。

UltraRAM 和 QuInAs 技术的下一步是什么？

QuInAs 即将根据既定的技术和商业进展融资目标启动一项为期一年的计划。

更好的测试机器正在开发中，以帮助关键的流程扩展和细化步骤。此外，印度的IIT Roorkee将作为合作伙伴在更广泛的环境中对 UltraRAM 性能进行建模。这种合作应该有助于开发该技术并帮助引导其充分发挥潜力。

与所有新的存储器技术一样，大规模生产经济地生产新存储器的挑战将被证明是一个关键障碍。关于 UltraRAM 的第一个市场的主题，QuInAs Technology 暂时保留了选择余地，因为即将开展的工作将更清楚地揭示优势和任何可能的弱点。看来，如果一切按计划进行，最初的小批量生产将针对内存金字塔的顶部，因为这是最有利可图的部分。

参考链接

https://www.tomshardware.com/news/ultraram-demos-prototype-chip-secures-funding-to-validate-commercial-potential

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