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有跡象表明,Sandisk Corp. 正在尋求在一位管理英特爾基于 3D XPoint 的 Optane 內存業務的高管的指導下創建一種非易失性相變內存。
2025 年 2 月,Sandisk 從數據存儲公司西部數據分拆出來,當時該公司表示,它打算提供閃存產品,同時致力于開發新興的顛覆性內存技術。
在2月11日分拆前不久舉行的Sandisk投資者日上,即將上任的內存技術高級副總裁Alper Ilkbahar描述了他稱之為3D矩陣內存的技術,認為這是公司未來的發展方向。在2022年2月加入西部數據/Sandisk之前,Ilkbahar自2016年9月起在英特爾工作;最初擔任數據中心內存總經理,并從2020年10月起擔任傲騰內存業務經理。
Ilkbahar 在演講中表示,Sandisk 自 2017 年以來一直致力于 3D 矩陣存儲器技術的研究,并通過與比利時魯汶 IMEC 的合作進入了“產品化階段”,該項目于 2024 年啟動,名為“Project Neo”。雙方將繼續合作,以彌合“實驗室到晶圓廠的差距”,Ilkbahar 表示,這在使用“新材料組合”時尤為必要。
伊爾克巴哈爾在演講中并未透露3D矩陣存儲器的材料配置或運行原理。他甚至沒有說明這是一種非易失性存儲器,但考慮到他本人在英特爾的經歷,以及他披露該技術正被美國政府用作非易失性戰略抗輻射存儲器開發合同的基礎,相變技術顯然是一項頗具競爭力的技術。
此外,Ilkbahar 在會議上引用的兩張圖表顯示,3D Matrix Memory 與英特爾的 3D XPoint 內存有著驚人的相似之處,后者是非易失性的,普遍被認為是基于硫族化物相變技術。
層XYX交叉點存儲器堆棧是其一個相似之處。另一個相似之處是存儲器單元中高度受限或截斷的圓頂狀陰影,這可能是熱驅動相變器件的一個特征,盡管圖像分辨率較低,因此無法得出結論。磁阻隨機存取存儲器 (MRAM) 也用于抗輻射存儲器,但橫截面圖看起來并不像 MRAM 器件。綜合考慮這些因素,可以推斷 3D 矩陣存儲器是 PCM 和 3D XPoint 發展路線的延續。
傲騰
3D XPoint 技術由英特爾和美光公司于 2006 年開始聯合開發,并于 2015 年正式發布。它是英特爾傲騰內存業務的基礎,該業務在經歷多年的財務虧損和市場采用有限后,于 2022 年 7 月正式停止。
根據英特爾2021年第四季度的財務報告,傲騰業務在2020年的銷售額為3.92億美元,但虧損5.76億美元。從2017年到2022年的產品生命周期來看(不包括多年的研發成本),傲騰業務可能給英特爾造成了超過10億美元的損失。2020年10月,英特爾宣布以90億美元的價格將其非易失性存儲器和固態硬盤(SSD)業務出售給SK海力士,但傲騰業務被明確排除在外。
伊爾克巴哈爾在 Sandisk 的演示中表示:“作為 3D XPoint 內存的發明者,我們非常自豪地向大家展示一種全新、創新、可擴展的 3D 架構,旨在提供類似 DRAM 的性能,容量提高 4 倍,而位成本降低一半。”
Ilkbahar 沒有詳細說明他提到的 3D XPoint。他繼續說道:“這項技術的核心是我們擁有一個新穎的存儲單元,它使我們能夠擴展到密集陣列架構。在產品層面,我們打算將內存連接到行業標準的連接點,例如 CXL 總線。”
Ilkbahar 向觀眾展示了與 IMEC 合作的開發平臺,這是一個 4Gbit 和 8Gbit 內存平臺,并計劃向商業客戶提供 32Gbit 和 64Gbit 內存樣品。不過,他并未透露這些開發的具體時間表。
ANGSTRM項目
3D矩陣存儲器是一種相變存儲器,這一點得到了以下事實的支持:2023年,西部數據/Sandisk公司贏得了美國空軍研究實驗室3500萬美元的資助,用于在ANGSTRM項目下開發先進的下一代戰略抗輻射存儲器。ANGSTRM項目為期54個月,預計于2028年11月完成。西部數據/Sandisk公司是十家申請公司中唯一的贏家。
ANGSTRM 項目負責開發一種戰略性抗輻射非易失性存儲器,要求單片存儲器容量為 4Gbit 至 16Gbit,讀/寫次數為 10^9 至 10^12,數據保存時間為 10 至 15 年。
PCM 被普遍認為是新興非易失性存儲器技術中抗輻射性能最佳的技術之一,因為它的工作原理基于材料相變,而非更容易受到影響的電荷存儲。MRAM 也適用于抗輻射應用,尤其是在太空環境中,因為它本身就具有抗電離輻射和其他太空相關危害的能力。
問題
英特爾放棄了銷售傲騰,原因是虧損,這可能與制造成本和良率低下有關,也可能與3D-NAND和堆疊DRAM等競爭技術在高帶寬內存(HBM)方面的改進有關。盡管2020年8月曾預覽過四層的第二代組件,但3D XPoint仍難以超越雙層配置。
如果 3D 矩陣存儲器的非易失性存儲器單元基于相變材料,則需要回答許多問題:
材質套裝是啥?
Sandisk 是否已獲得英特爾、美光和/或其他公司的許可來開發該技術?
3D 矩陣內存與 3D XPoint 有何不同?如果有,那么有何不同?
Sandisk 是否已經發現英特爾無法解決的技術/市場問題?
Sandisk 能否證明它已經解決了這些問題?
如果 3D 矩陣存儲器基于電阻式 RAM,那么就必須提出不同的問題:
材質套裝是啥?
運作原理是什麼?
故障模式、操作敏感性和可靠性問題是什么?
如何才能使電荷存儲非易失性存儲器的抗輻射性能達到戰略水平?
到目前為止,人們認為不再有任何芯片公司追求用于分離式高容量元件的相變存儲器,但 Sandisk 可能是這項擁有 55 年歷史的技術的剩余高容量冠軍。
與此同時,意法半導體已將PCM部署到汽車微控制器等嵌入式和堅固耐用的應用領域(參見意法半導體推出帶有嵌入式相變存儲器的MCU樣品)。該公司計劃采用三星代工廠提供的18nm FDSOI制造工藝來提供嵌入式PCM。
https://www.eenewseurope.com/en/does-phase-change-memory-ride-again-with-sandisk/
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