CBRAM技術由Dialog於2020年收購的Adesto Technologies首創並獲得專利。有了這項專利許可，格芯將在其22FDX平台上提供這種配置
，並在未來幾年將其擴展到其他平台。

 

存儲器行業正在經曆工業和技術層麵的深刻發展。新的技術知識催生了NVM（非易失性存儲器）元件在電阻上做了改變

，並擴展了功能，以適用於光學和電氣設備。CBRAM存儲器是通過采用專利金屬化技術
，在標準CMOS互連金屬層之間采用電介質疊層而創建的。CBRAM工藝改變了其存儲單元的電阻，提供了更高的可靠性。

 

CBRAM技術

Dialog的CBRAM技術適用於像所有物聯網解決方案一樣要求低功耗的應用。應用範圍包括從5G到人工智能
，這些領域對讀/寫(xie)速(su)度(du)有(you)很(hen)高(gao)要(yao)求(qiu)，但(dan)同(tong)時(shi)要(yao)求(qiu)降(jiang)低(di)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)。像(xiang)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)這(zhe)種(zhong)需(xu)要(yao)對(dui)嚴(yan)苛(ke)環(huan)境(jing)有(you)一(yi)定(ding)耐(nai)受(shou)能(neng)力(li)的(de)應(ying)用(yong)也(ye)偏(pian)愛(ai)使(shi)用(yong)該(gai)技(ji)術(shu)
，該(gai)技(ji)術(shu)也(ye)可(ke)用(yong)於(yu)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye)。

 

近期，Dialog半導體公司工業應用IC副總裁Raphael Mehrbians在接受EE Times Europe采訪時，分析了CBRAM的重要性，談到了Dialog在收購Adesto之後采取的戰略。與格芯的合作證明了該技術得以很好地使用。

 

與傳統的嵌入式NVM不同，CBRAM技術不需要高電壓來改變記憶單元狀態。“這(zhe)不(bu)僅(jin)使(shi)它(ta)能(neng)夠(gou)集(ji)成(cheng)到(dao)標(biao)準(zhun)邏(luo)輯(ji)中(zhong)
，還(hai)意(yi)味(wei)著(zhe)進(jin)出(chu)陣(zhen)列(lie)的(de)數(shu)據(ju)路(lu)徑(jing)的(de)電(dian)壓(ya)相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)。為(wei)了(le)從(cong)存(cun)儲(chu)器(qi)中(zhong)讀(du)取(qu)數(shu)據(ju)，將(jiang)低(di)電(dian)壓(ya)施(shi)加(jia)到(dao)選(xuan)中(zhong)的(de)柵(zha)極(ji)，使(shi)用(yong)典(dian)型(xing)的(de)傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)即(ji)可(ke)提(ti)取(qu)記(ji)憶(yi)單(dan)元(yuan)的(de)電(dian)阻(zu)。” Mehrbians說。

 

CBRAM產品的截麵展示了其易於在標準CMOS工藝中集成（圖片來源：Dialog半導體公司）

 

●     該技術的主要電氣特性可以總結如下：

●     CBRAM單元由1個選擇的晶體管和1個可編程非易失性電阻組成。

●     CBRAM是一種電化學單元，它通過原子的電動運動來改變狀態。

●     邏輯1由具有導通時的低電阻單元表示。

●     邏輯0由具有截止時的高電阻單元表示。

●     通過施加相反極性的電壓脈衝將其編程為1和將其擦除為0。

●     高可靠性

、100K 擦寫次數
、10年數據存儲。

●     高熱穩定性，兼容回流焊

●     寫 @ <3V

●     讀 @ <0.8V

 

正如Dialog所指出的，該技術的主要優勢是功耗和成本。“CBRAM技術的固有特點是低電壓和低功耗。對於需要低電壓/低功耗NVM的嵌入式係統而言，這是很重要的優勢。CBRAM簡單的單元結構僅通過增加幾道後道工序的掩膜即可方便地插入標準CMOS邏輯中，顯著低於傳統嵌入式閃存所需的數量。與其他NVM技術相比，後道工序的插入還提供了優越的可擴展性。”Mehrbians說。

 

CBRAM將於2022年在格芯的22FDX平台上作為嵌入式NVM選項提供投入生產。當電源斷開時
，像RAM（隨機訪問存儲器）這樣的易失性存儲器會丟失它們存儲的數據，而NVM會在電源斷開後保存存儲在其中的數據。

 

“傳統嵌入式NVM的挑戰包括：擴展到28nm以下的先進工藝節點
、傳統CMOS的成本顯著增加、 以及在訪問時間和功耗方麵的性能。”Mehrbians說。

 

圖2：CBRAM的工作原理（圖片來源：Dialog半導體公司）

 

他補充說：“該技術適用的應用包括先進MCU

、連接性產品和安全性應用。這些通常是更智能的終端設備所要求的，這些設備需要更多的智能（AI）

，以及安全性和先進通信協議，如NB-IoT。”

 

Dialog強調了嵌入式NVM與外部存儲器相比的優勢，主要是因為IO沒有外露。在CBRAM中
，實際上不可能通過物理分析來檢測記憶單元的狀態。此外，記憶單元的狀態不受磁場和輻射的影響（圖1和2）。

 

通過IP定製，客戶可以修改CBRAM單元來優化他們的SoC設計，提高安全性，或者可以對單元進行調整以用於新的應用。

 

作者：Maurizio Di Paolo Emilio，EE Times Europe

 

 

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