存储芯片巨头，秀肌肉！

（原标题：存储芯片巨头，秀肌肉！）

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12月初，IEDM将于旧金山肥硕举行，届时民众杰出的芯片公司将会出席这场嘉会，并带来他们最新的时刻运筹帷幄和恶果。具体到存储方面，最近几个月，咱们看到了铠侠、三星、SK海力士和好意思光等巨头纷纷线路了他们将在这场嘉会上线路的时刻恶果。

咱们将其齐集何如，便捷读者了解存储芯片巨头正在运筹帷幄的新时刻。事先声明，因为当中大部天职容是笔者搜索并编译，是以并不代表事实的一齐，仅供参考。

三星全面吐花

算作存储行业的龙头，三星在本届IEDM上带来了许多时刻展示。

在一篇名为“World-most energy-efficient 14nm automotive eMRAM technology for high-endurance applications”的著作中，三星先容了一种 14nm 汽车 eMRAM 时刻。

三星示意，该时刻具有寰宇最好的 10 pJ/bit 写入能量和 > 1E12 次轮回的高经久性。三星率先增强了eFlash 型 eMRAM时刻，其经久性为 1E6 次轮回，在扫数故障阵势下终澄莹 sub-ppm 级比特不实率，并在高达150°C 的温度下终了可靠的读/写操作。

此外，三星还擢升了 MTJ 开拓的开关着力，终澄莹 > 1E12 次轮回的高经久性，同期搭救automotive grade-1。基于这项时刻，在保留时刻和经久性之间进行衡量将终了险些无尽的经久性。这一打破符号着朝着在平庸应用中吸收 eMRAM 迈出了伏击一步。

在接下来的论文“ Key Technologies of Scaling Embedded MRAM to 8nm Logic and Beyond for Automotive Application”中，三星则暴露，公司展示了与 8nm 逻辑节点兼容的汽车应用镶嵌式 MRAM (eMRAM) 的告捷开发。

据三星所说在 0.017μm2 的单位上，公司终澄莹 90% 的良率，这是迄今为止已知的最小尺寸。在 -40°C 至 150°C 的温度范围内终澄莹写入和读取操作的一齐功能，同期得志了汽车应用所需的可靠性轨范。

同期，三星还告捷地将收缩的单位间距内的短路故障率裁减到 0.5ppm。这些收尾标明，三星的变嫌时刻有可能膨大到 5nm eMRAM 时刻。

在另一篇名为“Ab-initio Screening of Amorphous Chalcogenides for Selector-Only Memory (SOM) through Electrical Properties and Device Reliability”的论文中，三星先容了用于 SOM 应用的非晶硫族化物传统上仅限于 OTS 选用器中使用的 Ge、As 和 Se 系统。

三星示意，在本运筹帷幄中，公司初度系统地对适用于 SOM 的三元非晶硫族化物材料进行了基于从新算的筛选。三星还运筹帷幄了内存窗口机制和影响 VTH 漂移的要津参数，以开发筛选轨范。内存窗口和 VTH 漂移之间的衡量相干允许通过因素适度和稀奇掺杂进行修改。最终，三星从 3888 个样本中笃定了 18 个有但愿用于将来 3D X 点内存的候选者。

在一篇三星和KAIST合著的，名为“Spatial Charge Trap Engineering with Boron Nitride Barrier for 3D V-NAND Flash Memory”的论文中，三星先容了哄骗非晶 BN 能量势垒对 3D V-NAND 闪存器件进行空间电荷罗网工程。

论文示意，使用 ALD 工艺在 SiN CTL 内插入 1 纳米厚的 BN 层。BN 势垒位于优化位置的 CTL 在存储窗口和电荷保握方面进展出明显的上风。当 CTL 收缩到 4 纳米时，BN 势垒的上风变得愈加明显，与相似厚度的纯 SiN CTL 比拟，它具有更大的存储窗口、更好的空穴保握才息争更快的擦除速率，这有助于鼓励 3D V-NAND 闪存器件的 XY 缩放。

在三星和浦项大学合著的论文“Electrically Erasable Oxide-Semiconductor-Channel Charge Trap Flash Memory with Unipolar Operation”中，他们初度展示了电可擦除氧化物半导体通说念电荷拿获闪存 (OSCTF) 存储器。

据先容，为了搞定氧化物半导体固有的空穴短少问题，三星他们回转了栅极堆栈，并在栅极上摒弃了一个空穴供应器。此外，团队还开发了一种新颖的操作步调，该步调在编程和擦除操作中王人吸收单极正脉冲来退缩通说念浮动。吸收私有政策的 OSCTF 存储器在 4.9 V 的存储器窗口下进展出完满的编程/擦除操作。这项使命开启了氧化物半导体算作电荷拿获闪存通说念材料的后劲。

SK海力士热门不少

除了上述和铠侠合营的论文，搜查IEDM贵寓库，SK hynix在本届IEDM上也作念将发表不少论文。

在一篇名为“Analog Computation in Ultra-High Density 3D FeNAND for TB-level Hyperscale AI Models”的著作中，SK海力士初度演示了超高密度的、用于超大限度 AI 模子模拟贪图的 3D铁电 NAND (FeNAND) 阵列。适度栅极堆栈的界面罗网密度以指令 3D FeNAND 单位的多级权重电导景象 (≥ 256 级/单位)。然后，证据了高精度 ( 87.8%）。SK海力士示意，公司的 3D FeNAND 阵列将 A-CiM 单位密度擢升了 4,000 倍，比 2D 阵列高，因此不错提供 1,000 倍的贪图着力（TOPS/mm2）。

在一篇名为“Penta-level charge trap-based 3D NAND flash memory enabled by bi-directional step-pulse-programming and improvement of cell channel process”的论文中，SK海力士则展示了使用 3D 电荷罗网闪存 (CTF) 单位的 PLC（五级单位，5 位/单位）NAND 闪存。

SK海力士示意，为了终了具有相宜单位读取裕度的 PLC 单位散布，智力噪声和短期数据保留 (STDR：program noise and short-term data retention ) 是最具挑战性的因素。为了为 PLC NAND 制作电荷罗网单位旅途，提议了一种名为“双向阶跃脉冲编程 (BSPP：Bi-directional Step-Pulse-Program)”的新编程算法来不断 STDR 效应，并将其应用于咱们的第 5 代 4D NAND。BSPP 编程算法比传统算法擢升了 67% 的读取窗口。

而在一篇名为“AiMX: Accelerator-in Memory Based Accelerator for Cost-effective Large Language Model Inference ”的特邀论文中，SK海力士先容了一种内存加快器 (AiM：Accelerator-in-Memory) 开拓和基于 AiM 的 LLM 推理加快系统。

SK海力士在论文简介中示意，LLM 推理可分为指示阶段（prompt phase）和反应阶段（response phase)。谈判到 LLM 推理的性格，他们提议了一种领悟推理系统，其中指示阶段在高隐隐量 GPU 或 NPU 上扩充，反应阶段在 AiM 上扩充。使用 AiM 进行单个 GEMV 操作理思情况下不错终了高达 16 倍的性能。

据SK海力士所说，基于 AiM 的加快器原型的测量性能比同类 GPU 高 1.7 倍，最高数据速率下的预期性能高 11.7 倍。

SK海力士还与韩国科学时刻院合营了一篇名为“ Transport Properties of Crystalline IGZO Channel Devices: Effects of Cation Disorders, Composition and Dimensions”的论文。

按照他们所说，在这项使命中，SK海力士对晶体 IGZO 沟说念器件的传输性格进行了全面运筹帷幄。公司吸收第一性旨趣步调贪图了体积搬动率，收尾与践诺收尾高度一致。

在此告捷的基础上，SK海力士开发了一个灵验的模子，不错古道地再现原子贪图收尾。然后，贪图 IGZO 构成空间各个区域的搬动率，并探索从块体到薄体再到纳米线的尺寸变化的影响。临了，迷惑阳离子无序散射机制，贪图了具有 IGZO 通说念的纳米线晶体管的电流-电压性格，揭示了无序引起的阈值电压变化。

SK海力士还与与加州大学圣地亚哥分校合营了一篇名为“Filament-free Bulk RRAM with High Endurance and Long Retention for Neuromorphic Few-Shot Learning On-Chip”的论文。

据先容，批量切换（Bulk switching） RRAM (b-RRAM) 搞定了角落 AI 丝状（filamentary） RRAM 的非理思问题。

在本文中，他们证明了一种无丝状（ filament-free ）和多层 b-RRAM 时刻，具有长保留时刻和高经久性。切换堆栈旨在扼制丝状酿成并通过调制氧空位散布终了多级切换。顶部电极氧障蔽可擢升均匀性、保留时刻和经久性。MΩ 级电阻和非线性允许在无选用器交叉开关中终了高精度 MVM 操作。基于树突贪图和 BTSP 的少样本学习已在 b-RRAM 交叉开关上践诺性地终了。b-RRAM 提供的模拟握续学习擢升了系统级超维贪图的少样本学习精度。

而在与好意思光和IMEC合营的论文“ Nb Contacts for Thermally-stable High-performance Logic and Memory Peripheral Transistor”中，他们初度解释 Nb 是一种热踏实战争金属，在 CTLM 和 FinFET 平台中具有低战争电阻率，适用于逻辑和存储器外围应用。Nb 使寄生电阻裁减了 35%，同期 DRAM 退火后战争电阻率裁减了 3 倍。

铠侠火力全开

据筹商报说念，Kioxia 工程师将于IEDM 2024时间展示新的 DRAM 存储级内存和 3D-NAND 时刻。

该公司与西部数据联合分娩 NAND 芯片。该公司不分娩 DRAM，但领有快速的FL6 SSD，该 SSD 被归类为存储级内存 (SCM)，但速率不如已停产的英特尔傲腾时刻。Kioxia 示意，SCM 在内存头绪结构中处于 DRAM 和 NAND 之间的一个级别，其想象“旨在处理比 DRAM 更大的数据量，况且速率比闪存更快”。

Kioxia 示意，它将推出一种哄骗氧化物半导体的新式 DRAM，重心是裁减功耗、适用于 SCM 应用的更大容量的 MRAM，以及具有超卓位密度和性能的新式 3D NAND 结构。

在 DRAM 边界，南亚科技和铠侠正在辘集开发氧化物半导体通说念晶体管 DRAM (OCTRAM) 时刻。该时刻吸收全栅 InGaZnO（铟镓锌氧化物）垂直晶体管，氧化物可将走电流裁减到“极低”水平。该晶体管“通过纠正制造工艺来擢升电路集成度”。在一篇名为“Oxide-semiconductor Channel Transistor DRAM (OCTRAM) with 4F2 Architecture.” 的论文中，铠侠将扎眼先容此时刻。

4F2 术语指的是 DRAM 存储单位，其中单位面积是特征尺寸 (F) 的四倍。论文摘抄称，这种晶体管想象终澄莹“Ion=15uA/单位 (Vg=2V) 和 Ioff=1aA/单位 (Vg=-1V)。275Mbit OCTRAM 阵列吸收 WL 54nm/BL 63nm 间距制造，并在想象的电压范围内告捷开动，使其成为将来 4F 2 DRAM 的打破性时刻。”

在另一篇名为“Reliable memory operation with low read disturb rate in the world smallest 1Selector-1MTJ cell for 64 Gb cross-point MRAM”的论文中，则共享了SK 海力士和 Kioxia 辘集开发的基于MRAM的存储级内存。两家公司示意，他们“通过迷惑安妥大容量的选用器与磁存一火之交结配对的单位时刻，并应用交叉点型阵列的考究无比加工时刻，终澄莹 MRAM 有史以来最小单位半间距 20.5 纳米的单位读写操作。”

为了应付与袖珍化单位筹商的可靠性着落，两家公司联手吸收了“一种哄骗选用器的瞬态反应并减少读出电路的寄生电容的新式读出步调”。

他们在论文摘抄中指出，在 64 Gb 交叉点阵列架构中，展示了可靠的 1 Selector-1MTJ (1S1M) 单位读/写操作，读取干预率低至 <1E-6。咱们使用掺杂 As 的 SiO2选用器（selector ）和垂直磁化MTJ (p-MTJ：perpendicularly magnetized MTJ ) 终澄莹集成在 20.5 nm 半节距 (HP) 和 20 nm MTJ CD 中的交叉点 1S1M 芯片。哄骗选用器的瞬态行动以及低电容电路的新式读取决议使咱们大致克服在缩放的 1S1M 单位中选用器掀开时容易发生的 MTJ 读取干预。

铠侠在另一篇名为 “Superior Scalability of Advanced Horizontal Channel Flash For Future Generations of 3D Flash Memory”的论文中则先容了一种新的 3D 结构，以擢升可靠性并退缩单位性能着落。它水平堆叠 NAND 单位，而不是像现在那样垂直堆叠，这不错对消垂直堆叠 3D NAND 中层数增多过多时发生的单位性能着落。

他们在论文摘抄指出，铠侠提议了一种新颖的架构，即先进的水平通说念闪存 (HCF：horizontal channel flash)，它使用腹地块互连、交错选用门和吸收基于浮栅的电荷存储的存储单位。具有最小化 2F2 单位的 HCF 炫耀出比具有 6F2 单位的垂直栅极 NAND 想象和具有 4F2 单位的传统 3D 闪存更好的单位着力。此外，HCF 保留了 VG 型开拓的上风，其中单位电流与堆叠数目无关。HCF 开拓的操作已通过 TCAD 模拟和使用 3D 闪存兼容工艺过程制造的测试载体获取证据。”

在IEMD上，除了上述巨头除外，好意思光也共享了对存储时刻的开发，举例在一篇名为“VT window model of the Single-chalcogenide Xpoint Memory (SXM)”的著作中，好意思光通过有益的践诺、基于DFT的原子模子和TCAD模拟，运筹帷幄了单硫族化物Xpoint存储器（SXM）极性效应背后的物理机制。据好意思光所说，这是第一个大致解释SXM存储器时刻基本功能性格的物理模子。

但在搜索了IEDM先容之后，好意思光似乎并莫得太多存储时刻的先容。仅仅在一个对将来瞻望中，好意思光筹商东说念主员会先容将来NAND的变嫌。

但愿这些骨子，能给您提供参考。

https://blocksandfiles.com/2024/10/22/kioxia-developing-new-dram-scm-and-nand-tech/

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