新存储器技术时代开启，应材推出新存储器大量生产技术

美商应材公司(Applied Materials)因应物联网(IoT)和云端运算所需的新存储器技术，日前宣布推出创新、用于大量制造的解决方案，有利于加快产业采纳新存储器技术的速度。

现今的大容量存储器技术包括DRAM、SRAM和快闪存储器，这些技术是在数十年前发明，已广为数字设备与系统所采用。新型存储器中，包括MRAM、ReRAM与PCRAM等将提供独特的优点。但是，这些存储器所采用的新材料，为大量生产带来了相当程度的挑战。

因此，应材公司日前率先推出新的制造系统，能够以原子级的精准度，进行新式材料的沉积，而这些新材料将会是生产前述新型存储器的关键。这是应材公司推出了该公司迄今为止所开发过最先进的系统，让这些新型存储器能够以工业级的规模稳定生产。

应材公司表示，当前的电脑产业正在建构物联网架构，其中，将会有数百亿个装置内建传感器、运算与通讯功能，用来监控环境、做决策和传送重要资讯到云端资料中心。在储存物联网装置的软件与AI演算法方面，新世代的MRAM(磁性随机存取存储器)是储存用存储器的首选之一。

MRAM采用硬盘机中常见的精致磁性材料，藉由MRAM本身快速且非挥发性的性能，就算在失去电力的情况下，也能保存软件和资料。而因为MRAM速度快，加上元件容忍度高，MRAM最终可能做为第3级快取存储器中SRAM的替代产品。MRAM可以整合于物联网芯片设计的后端互连层中，进而达成更小的晶粒尺寸，并降低成本。

而对于MRAM的发展，应材公司的新Endura Clover MRAM物理气相沉积(PVD)平台，是由9个独特的晶圆处理反应室组成，全都是在纯净、高真空的情况下完成整合。这是业界第一个大量生产用的300 mm MRAM系统，每个反应室可个别沉积最多5种不同的材料。

应材公司也强调，因为MRAM存储器需经过至少30种不同材料层的精密沉积制程。其中，某些材料层可能比人类的头发还细微50万倍。因此，在制程中即使是厚薄度只有原子直径一丁点的差异，就会对装置的效能与可靠性造成极大的影响。而Clover MRAM PVD平台包括内建量测功能，可以用次埃级(sub-angstrom)的灵敏度，在MRAM层产生时测量和监控其厚度，以确保原子层级的均匀性，同时免除了暴露于外部环境的风险。

另外，随着资料量产生呈现遽增的情况，云端资料中心也需要针对连结服务器和储存系统的资料路径，达成这些路径在速度与耗电量方面的效能提升。对此，因为新一代的ReRAM(电阻式随机存取存储器)与PCRAM(相变随机存取存储器)具备快速、非挥发性、低功率的高密度存储器的特性。可以成为“储存级存储器”，以填补服务器DRAM与储存存储器之间，不断扩大的价格与性能落差。

而对于未来ReRAM及PCRAM的需求，应材公司采用新材料制程。应材公司解释，其材料的作用类似于保险丝，可在数十亿个储存单元内选择性地形成灯丝，以表示资料。对照之下，PCRAM则式采用DVD光碟片中可找到的相变材料，并藉由将材料的状态从非晶态变成晶态的做法，进行位元的编程，类似于3D NAND Flash快闪存储器的架构。

而ReRAM和PCRAM是以3D结构排列，存储器制造商可以在每一代的产品中加入更多层，以稳健地降低储存成本。ReRAM与PCRAM也提供编程与电阻率中间阶段的可能性，让每个储存单元可以储存多个位元的资料。相较于DRAM，ReRAM及PCRAM皆承诺未来可大幅降低成本，而且读取效能也比3D NAND Flash快闪存储器和硬碟机快上许多。ReRAM能将运算元件整合于存储器阵列中，以协助克服AI运算相关的资料移动瓶颈情况下，也是未来存储器内运算架构的首要候选技术。

对此，应用材料的Endura Impulse物理气相沉积(PVD)平台适用于PCRAM与ReRAM，包含最多9个在真空下进行整合的处理反应室及内建量测功能，能够以精密的方式进行沉积，以及控制这些新型存储器中所使用的多成分材料。