Weebit与CEA-Leti合作研究ReRAM获得进展，媲美超级电容

创立于2015年的以色列新秀Weebit Nano与法国研究机构CEA-Leti最近分享了在电阻式随机存取内存ReRAM (resistive-RAM)技术研发上的进展；不过，目前业界很少有公司已经准备好迎接该技术的黄金世代。

CEA-Leti的ReRAM技术进展牵涉了一个“新奇方法”，让ReRAM组件能根据所施加的偏压，既扮演能量储存组件也担纲内存的角色。在该研究机构的技术蓝图中，一部份工作是持续探索将内存之中的能量做为补充功能，用于存内运算(in-memory computing)以降低能耗。该机构表示，以ReRAM为基础的电池是具备高度的可扩充性和动态配置性，能够放在靠近处理器的内存区块旁。

CEA-Keti资深研究员Gaël Pillonet指出，把能量供给放在靠近处理器的地方，在处理器需要峰值功率时特别有帮助；通常这是由外部电源所提供。ReRAM可望成为能量储存设备，是因为利用了法拉第程序(faradaic processes)，将信息储存在一个有效扇区(active volume)中。“ReRAM有这种特性是因为以电化学过程为基础；”他表示，这可以实现远超过静电电容的高能量和功率密度，也更具可扩充性，而且“媲美超级电容。”

在物联网(IoT)应用上，一个节点可能包含计算用的ReRAM，在闲置时，它可以用来储存能量；Pillonet指出：“我们可以动态配置内存，使其成为能量储存模式或是记忆储存模式，根据需要做什么来决定。”这个在实验室成功实现的演进，不需要剧烈地改变ReRAM，但在商用化之前仍有许多工作要做；“我们必须思考其封装解决方案。”

Pillonet指出，晶体管能被很轻松地微缩，能量储存却是完全不同的状况；一个钮扣大小的电池单元不能以相同的效益微缩。“能量储存组件的微缩至关重要；”他表示：“不过若是未来的IoT节点不需要太多能量，消耗的功率很低，或许我们就可以把所有东西放在一起。”

CEA-Leti和Weebit Nano也在内存技术的研究上进行合作，并于最近宣布将分析Weebit ReRAM技术的环境影响，并将之与和其他非挥发性内存技术进行比较。这个评估计划将聚焦于整体温室气体排放，以及资源使用与能量消耗，还有在开发、制造和部署过程中使用的气体和化学品。

Weebit首席执行官Cody Hanoch将CEA-Leti视为自家公司的延伸，后者在开发以ReRAM技术为基础的离散内存组件上扮演关键角色。为了实现目标，Weebit扩大与这家法国研究机构在知识产权上的合作，以利用其内存研究成果。举例来说，双方连手开发了内存IP，而Weebit已在其ReRAM产品中结合取自CEA-Leti授权的IP。

Weebit Nano开发的嵌入式ReRAM内存模块。

(来源：Weebit Nano)

这对合作伙伴最近也展示了采用28纳米工艺技术的量产等级Weebit ReRAM技术，这是迈向生产嵌入式非挥发性内存的关键步骤。双方连手在12吋晶圆上，以28纳米节点测试了1MB的ReRAM数组。

ReRAM选择器

还有一个技术焦点是离散式ReRAM所需的选择器(selector)开发──选择器是打造更大型数组的关键组件，让ReRAM或许有机会能与NAND竞争。Weebit与CEA-Leti的合作，促成了双向阈值开关(ovonic threshold switch)选择器，与基于氧化物之ReRAM的整合。

选择器是内存芯片的关键要素，能帮助只存取所需要的内存单元；在嵌入式应用中，通常以晶体管作为选择器组件，但晶体管无法支持离散芯片所需的密度。Weebit的Hanoch表示，选择器是具挑战性的技术，需要花费时间、努力和金钱。

Weebit最近宣布，与合作伙伴CEA-Leti已经开发出首款可运作的交错型数组(crossbar array)，这是打造离散式(独立)非挥发性内存芯片的关键里程碑。因为用于嵌入式ReRAM数组的单晶体管、单电阻架构，不足以支持离散式内存芯片所需要的大型的内存单元数组。

而Weebit的交错型数组则是采用单选择器、单电阻架构，这让离散式芯片取得所需的高密度，还可透过实现3D堆栈层提供更高的密度。Hanoch指出，双方的联合开发项目可回溯至2016年9月，包括Weebit的氧化硅技术；“显然，开发选择器是一个庞大项目，因此与CEA-Leti合作是很自然的。”

Weebit也与美国业者SkyWater Technology合作，后者正在验证Weebit ReRAM技术以该公司130纳米CMOS工艺上执行的可行性； 一旦通过验证，就能作为模拟、电源管理、车用、IoT与抗辐射等设计上的嵌入式非挥发性内存IP。根据双方技转与验证合作协议，Weebit的嵌入式ReRAM技术将于2022年底移转至SkyWater的晶圆厂进行量产。

有鉴于ReRAM在AI应用上的效益，Weebite也正在探索神经网络和神经形态运算(neuromorphic computing)的应用。Hanoch指出：“我们在不同的领先研究机构都有合作伙伴，作为一家新创公司，不能一味往前冲、做所有想做的事情，必须要专注。”随着离散式组件与数组的开发，目前该公司的嵌入式业务正带动营收成长。

本文同步刊登于《电子工程专辑》台湾版杂志2022年3月刊

编译：Judith Cheng

(参考原文：Weebit, CEA-Leti Advance ReRAM Technology，By Gary Hilson)