目前，碳納米管的材料成本在芯片的整體成本中幾乎可以忽略不計(jì)，使得碳納米管內(nèi)存較以往任何時(shí)候都更加受關(guān)注。包括NRAM。

    相較以往的內(nèi)存而言，新一代內(nèi)存對(duì)高速且不易丟失、以及5nm以下可擴(kuò)展等性能的需求更大。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和測(cè)試，碳納米管（CNTs）已被證明是最適合的高速、高密度、低功耗材料。

    碳納米管不再只存在于研究實(shí)驗(yàn)室中了。一大批生產(chǎn)工廠已經(jīng)可以毫無(wú)問(wèn)題的生產(chǎn)CNTs了。不需額外添加新工具或新工藝，CNTs就可在領(lǐng)先的CMOS生產(chǎn)線上完成，另外，僅在過(guò)去的兩年內(nèi)，單片內(nèi)存上CNT材料的成本就已經(jīng)降低了10倍以上。這意味著相比于芯片成本而言，CNT材料成本幾乎可以忽略不計(jì)，這使得CNT內(nèi)存的實(shí)用價(jià)值相比以往任何時(shí)候都更加受關(guān)注。

    事實(shí)上，任何使用硅的地方，CNTs的潛力都是顯著的，非揮發(fā)性的隨機(jī)存儲(chǔ)器（NRAM）、傳感器、晶體管以及連通器等一大批設(shè)備可以開始生產(chǎn)。

    1991年，NEC公司的SumioIijima發(fā)明了CNTs，具有高強(qiáng)度和彈性的碳原子圓柱，就像卷起的鐵絲網(wǎng)。它們是富勒烯家族的成員，具有驚人的性能，例如與銅一樣的導(dǎo)電能力、硬度比鋼還高，接近于鉆石。CNT的直徑只有人類頭發(fā)的5萬(wàn)分之一，密度是鋁的一半，其導(dǎo)熱及導(dǎo)電能力比已知的其他材料都要好。

    將CNTs從實(shí)驗(yàn)室成功轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)CMOS工廠的關(guān)鍵是CNT材料滿足領(lǐng)先工廠的使用要求，（任何金屬濃度小于1ppb），使污染不成問(wèn)題。事實(shí)上，采用現(xiàn)有的圖層工具，可輕易的將這種CNT材料旋涂在晶圓片上，并可用現(xiàn)有光刻及刻蝕工具進(jìn)行圖案化。

    第一個(gè)與多家公司合作準(zhǔn)備商業(yè)化的核心CNT技術(shù)是NRAM。多個(gè)生產(chǎn)廠家已經(jīng)安裝CNT存儲(chǔ)工藝，目前正在設(shè)計(jì)需要增加存儲(chǔ)容量、降低功耗、高速、高可靠性、長(zhǎng)壽命的新型電子產(chǎn)品。

    NRAM具有多種特性，非常適合作為獨(dú)立式及嵌入式應(yīng)用的下一代技術(shù)，包括：

    ·CMOS兼容：可在標(biāo)準(zhǔn)CMOS加工廠進(jìn)行制備，無(wú)需新設(shè)備

    ·無(wú)限的擴(kuò)展性：將來(lái)尺寸可低于5nm

    ·壽命長(zhǎng)：已證實(shí)其運(yùn)行周期是閃存的幾個(gè)數(shù)量級(jí)

    ·更快速的讀寫：與DRAM相近，比NAND快數(shù)百倍

    ·高可靠性：85℃下課保存超過(guò)1000年，即使在300℃下也可保存超過(guò)10年

    ·低功耗：在待機(jī)模式下幾乎為零，寫入1bit消耗的能量比NAND閃存低160倍

    ·低成本：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可制成3D多層和多級(jí)單元（MLC）

    速度和非易失性類似于DRAM的NRAM組合為新的設(shè)計(jì)、架構(gòu)提供了大量機(jī)會(huì)，甚至為電子公司提供了新設(shè)備。NRAM可用于電腦、筆記比電腦、智能手機(jī)和平板電腦等消費(fèi)電子設(shè)備，以及網(wǎng)絡(luò)硬件、存儲(chǔ)陣列及許多其他應(yīng)用的企業(yè)系統(tǒng)。同時(shí)也是政府和軍事用高溫、高可靠性應(yīng)用程序的理想選擇。

    目前，獨(dú)立式和嵌入式NRAM產(chǎn)品都在開發(fā)之中。獨(dú)立式NRAM主要用于三個(gè)目的：取代DRAM、取代NAND閃存、應(yīng)用于DRAM和NAND無(wú)法解決的問(wèn)題。在嵌入式存儲(chǔ)空間中，使用NRAM取代嵌入式非易失性的存儲(chǔ)器，包括閃存、或者RAM（不管是SRAM還是DRAM）。

    過(guò)去的十年間，許多公司和大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多可以用CNTs組成的非常有前途的設(shè)備——將CNTs從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到工廠，現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)已經(jīng)成為可能。我們將看到使用CNTs的第一代NRAM，但隨著行業(yè)不斷追求CNTs的潛力和多樣化，我們有望看到這種材料在各種新應(yīng)用中得到應(yīng)用。

 

責(zé)任編輯：王元

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