La ricerca sulle memorie è davvero entusiasmante in questi giorni: assistiamo in parallelo alla miniaturizzazione delle memorie classiche, come Sram, Dram e Flash, e all’emergere di nuove memorie che rendono possibili nuove applicazioni o persino nuove gerarchie di sistema. In imec, ci concentriamo principalmente su tre concetti che portano tutti con sé sfide diverse.
La Nand diventa 3D
Il primo è la memoria Flash, e nello specifico la Nand 3D. In questo caso è la sfida dell’integrazione che ci tiene impegnati. In precedenza, l’attenzione era spostata sulla miniaturizzazione dei dispositivi, ma ora è tutta una questione di impilare più strati. L’anno scorso, abbiamo esplorato nuovi materiali per il canale (ad esempio un canale di tipo III-V in una Nand 3D) e per lo strato di intrappolamento (Yaio anziché SiN), in parallelo con la caratterizzazione e la modellizzazione del dispositivo per valutarne l’affidabilità.
La memoria magnetica
Un altro importante tipo di memoria è la Sst-Mram, nella quale entra in gioco uno strato magnetico complesso. La priorità in questo caso è nella scelta della combinazione giusta di materiali e nello sviluppo di uno stack perfetto (con interfacce perfette!). Nel corso degli ultimi anni, imec ha compiuto numerosi progressi nella realizzazione di uno stack di buona qualità. Ma una sfida ancora più grande è costituita dalla disposizione di questa struttura multistrato senza impattare sulle proprietà magnetiche del dispositivo. Ultimamente siamo stati in grado di dimostrare il funzionamento di dispositivi da 45 nm con buone prestazioni. I fornitori di tool stanno migliorando le piattaforme di attacco chimico e prevedo che la Sst-Mram uscirà dalle fonderie come memoria integrata nel 2017 e come memoria standalone nel 2020. In quest’ultimo caso, è necessaria una maggiore miniaturizzazione, e ciò implica più problemi con gli attacchi chimici che dovranno essere risolti.
Memorie OxRam e CbRam
In terzo luogo, esploriamo le Ram resistive. La sfida per questo tipo di memoria consiste nello scegliere la combinazione giusta fra i numerosi tipi di strati e di materiali. E per fare ciò, è necessaria una comprensione dettagliata di ciò che accade all’interno di ciascuno strato. Imec ha sviluppato una caratterizzazione e una modellizzazione approfondita su memorie OxRam e CbRam, che si prevede di utilizzare in applicazioni integrate. Nel complesso, le Rram sono interessate da un compromesso fra l’energia richiesta per la scrittura e la stabilità. La Vmco è un’altra variante di Rram sviluppata presso imec per rimuovere questo compromesso. Per essere competitivi nelle applicazioni standalone, la Rram dovrà inoltre poter essere combinata con un selettore, che richiede ancora a sua volta la scelta del materiale e il confronto con altre tecnologie. Si tratta di un ruolo che imec è disposta ad assumere per i propri partner.
Sfide di alto livello
Infine, i ricercatori e gli sviluppatori di memorie stanno affrontando anche una sfida di alto livello. Si tratta dello scenario in evoluzione, in cui le memorie emergenti hanno un impatto crescente sull’architettura di sistema. In precedenza, la gerarchia di sistema era costruita con le tecnologie di memoria che erano disponibili. In futuro potrebbe avvenire l’opposto: gli architetti di sistema ci diranno che cosa sviluppare. È quindi indispensabile una più stretta collaborazione fra i gruppi di progettazione dei dispositivi e gli architetti di sistema. L’attività di imec sul campo affronterà questa sfida.
