日立与瑞萨联手推出相变内存原型 功耗降低一半

日立(Hitachi Ltd.)与瑞萨科技(Renesas Technology)日前发布了低功耗相变存储器单元的成功原型。这种非易失半导体存储单元可以在电源电压为1.5V和电流低至100μA的条件下进行编程。与采用以前技术的日立和瑞萨发布的产品相比，每个单元的功耗降低了50%。

据介绍，相对于现有的非易失存储器，新的相变单元在高速读写能力、编程耐久性、小尺寸和高水平集成方面均更为优异。因此，这些原型可在下一代微控制器中为诸如信息设备、家用电器，以及车载设备和控制系统等嵌入式应用的片上编程和数据存储提供一种颇具前途的解决方案。

该原型单元采用130nm CMOS工艺制造，其结构采用了MOS晶体管和一层在热响应中呈非晶体状态(高阻抗)或晶状(低阻抗)的相变薄膜。两种状态的编程通过180nm直径的钨下电极接点(BEC)实现。在一次读操作中，存储的数字(1或0)信息是由薄膜中电流流动量的差别决定的。

为了获得突破性的功耗效果，日立和瑞萨的研究人员开发了一种原创的具有低电压编程能力的低电流相变薄膜。他们利用一种受控制的锗-锑-碲(GeSbTe)氧掺杂材料生长出了这种薄膜。氧掺杂能够使相变薄膜的阻抗限制在一个理想的水平，同时可抑制编程期间过大的电流流过。此外，该单元的实现可以减少形成这些单元的MOS晶体管的门宽度，以及驱动输出MOS晶体管的数量，从而有助于缩小存储器单元和驱动电路的尺寸。