昨日，半導(dǎo)體嵌入式非易失性存儲產(chǎn)品供應(yīng)商Kilopass宣布推出革命性的垂直分層晶閘管VLT技術(shù)(Vertical Layered Thyristor)，并將向數(shù)量有限的特許受讓人提供該項(xiàng)技術(shù)，用于20nm到31nm工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)。Kilopass宣稱，該技術(shù)將徹底改變DRAM產(chǎn)業(yè)格局并顛覆全球DRAM市場。

VLT優(yōu)勢明顯

事實(shí)上，VLT存儲單元在2015年已通過驗(yàn)證，目前一款新的完整存儲器測試芯片正處于早期測試階段。Kilopass以一次性可編程(OTP)存儲器技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者而聞名，在該項(xiàng)技術(shù)推廣過程中，發(fā)現(xiàn)垂直分層晶閘管具有非常低的功耗，非常好對二進(jìn)制0或1的辨識能力，“0”和“1”之間信號區(qū)別高達(dá)108倍。因此，Kilopass首席執(zhí)行官Charlie Cheng認(rèn)為：“VLT技術(shù)是一項(xiàng)真正具有顛覆性的技術(shù)，運(yùn)用它我們的被授權(quán)商能夠迅速高效地為市場提供與JEDEC標(biāo)準(zhǔn)完全兼容的DRAM產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在功耗和成本上將具有顯著優(yōu)勢，同時也免去了現(xiàn)有DRAM制造流程中構(gòu)建電容的困擾。”

上圖為：Kilopass首席執(zhí)行官Charlie Cheng

VLT詳解

晶閘管是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電子器件，在電學(xué)上等效于一對交叉耦合的雙極型晶體管。由于鎖存的形成，這種結(jié)構(gòu)非常適合存儲器;與當(dāng)前基于電容的DRAM相比，晶閘管內(nèi)存不需要刷新。晶閘管于20世紀(jì)50年代被發(fā)明，之前人們曾屢次嘗試將其應(yīng)用于SRAM市場，但都未能成功。

Kilopass的VLT通過垂直方式實(shí)現(xiàn)晶閘管架構(gòu)，從而使存儲單元更加緊湊。緊湊的結(jié)構(gòu)加上所需的物理器件，構(gòu)造出制造工藝簡單的交叉點(diǎn)內(nèi)存，這將帶來一項(xiàng)與DDR標(biāo)準(zhǔn)兼容，并且比當(dāng)前頂尖的20納米DRAM制造成本低45%的新技術(shù)。

此外，因?yàn)閂LT不需要復(fù)雜且高功耗的刷新周期，基于VLT的DDR4 DRAM將待機(jī)功耗降低了10倍，可降低到50fA/bit以下，且仍將性能提高15%。最為關(guān)鍵的是，VLT避開了傳統(tǒng)DRAM制造中最大的挑戰(zhàn)，即溝電容的制造，從而規(guī)避了相關(guān)的專利沖突，這一點(diǎn)具有很重要的戰(zhàn)略意義。

VLT存儲單元的運(yùn)行和器件測試已于2015年完成，測試結(jié)果與器件仿真系統(tǒng)TCAD具有優(yōu)異的關(guān)聯(lián)性。一塊完整的內(nèi)存測試芯片已于5月份成功流片，早期芯片測試正在進(jìn)行當(dāng)中。

改變DRAM格局

巨大的全球DDR(SDRAM)存儲器市場在總產(chǎn)值為3500億美元的全球半導(dǎo)體市場中占據(jù)了超過500億美元的份額，使其成為政府為促進(jìn)國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展而推出的推動措施中，最重要的產(chǎn)品類別之一。就中國而言，國務(wù)院于2014年6月頒布了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，要實(shí)現(xiàn)其中集成電路行業(yè)產(chǎn)值從2015年3500億人民幣以年均20%的增速達(dá)到2020年約8700億人民幣這一目標(biāo)，DRAM產(chǎn)業(yè)的增長顯得至關(guān)重要。

然而，DRAM市場已經(jīng)十分成熟，且由三星(Samsung)、海力士(SK Hynix)和美光(Micron)三家企業(yè)共同占有超過90%的市場份額?，F(xiàn)有DRAM的最關(guān)鍵技術(shù)是電容存儲單元，它不僅帶來了特有的制造挑戰(zhàn)，還被大量專利所保護(hù)。為了進(jìn)入DRAM市場，后發(fā)的中國廠商必須利用創(chuàng)新的替代方案，以推動競爭升級，爭取實(shí)現(xiàn)差異化。VLT技術(shù)則代表了這樣的一種可能性。

供貨狀態(tài)

現(xiàn)在已可以向數(shù)量有限的特許受讓人提供VLT DRAM技術(shù)，用于20nm到31nm工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)。Kilopass已使用其突破性的TCAD模擬器，在所有的半導(dǎo)體制造工藝細(xì)節(jié)上對這兩個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了詳盡的模擬，新一代10nm技術(shù)的驗(yàn)證有望在2017年完成。