ReRAM のスタートアップ企業 Crossbar は、現在評価中の SMIC の ReRAM チップのサンプルを保有しています。
SMIC は 40nm プロセスを使用しており、28nm プロセスの開発計画もありますが、Crossbar は少なくとも 16nm および 10nm までスケーリングし、その後はそれ以下にすることを想定しています。
このチップ設計には、非導電性アモルファスシリコン（a-SI）技術が採用されています。上部電極と下部電極の間にはスイッチング層があり、この層の電流通過に対する抵抗は、イオン（銀）金属の動きに基づいています。2つの電極間に十分な電圧が印加されると、電極間にイオンのナノフィラメントが形成され、抵抗が変化します。
同社によれば、ReRAMセルあたり1トランジスタ（1T1R）の配置では、個々のセルを1つのトランジスタで制御できるという。トランジスタにはサイズの制約がある。あるいは、よりコスト効率の高い方法として、各セルに個々のセルを選択または非選択できるセル内セレクタ機構を備えれば、最大2,000個程度のReRAMセルを1つのトランジスタで制御できる（1TnR方式）。
これは、Intelの3D XPointメモリに類似したクロスバー方式を実装することで実現されます。最大16レベルまで実現可能であると示唆されています。
1T1R方式はレイテンシが最も低く、1TnR方式は面密度効率が最も優れています。1T1R方式はキャッシュ機能を含む組み込みメモリアプリケーションで使用され、1TnR設計はM.2やNVDIMMなどのフォーマットのSSDなどのストレージドライブで使用されると考えられます。
Crossbar社によると、ReRAMセルを10nm未満に微細化しても、フィラメントの形成と破壊に悪影響はないとされています。これは、セルの微細化によって印加電荷を保持できる電子数が不足し、セルのビット値が劣化するNANDフラッシュとは異なります。さらにCrossbar社は、ReRAMチップはNANDフラッシュに比べて読み取りレイテンシが100倍低く、書き込み性能が20倍高速であると主張しています。「ReRAMベースのSSDは、数十マイクロ秒単位の、より低く、より確定的な読み取りレイテンシを提供します」とCrossbar社は述べています。
SSDからのランダム4K読み取りには150μsかかる場合がありますが、キャッシュとアクセススタックの簡素化により、例えばNVMe PCIe SSDでは読み取りが110μs、書き込みが30～50μsと短縮されます。Micron Optane (3D XPoint) の読み取りレイテンシは10μs、書き込みレイテンシは20μsと理解しています。
つまり、ReRAM には乗り越えるべきハードルが少しあるということです。
ReRAMはブロックアドレスではなくバイトアドレス指定が可能です。その設計は小さなページを扱うことが可能で、「ガベージコレクションに必要なバックグラウンドメモリアクセスの大部分を削減することで、ストレージコントローラの複雑さを大幅に簡素化します」。
CrossbarのReRAM技術は、プログラム前の消去操作を必要とせず、15nmセルサイズでは2D MLCおよびTLC NANDよりもはるかに高い耐久性を備えています。より大きなセルリソグラフィサイズを使用する3D NANDと比較した場合の耐久性については不明です。
2014年12月、クロスバーはセルコンテンツの読み取り性能に影響を与えていたスニークパス電流の問題を解決したと発表しました。2015年9月には、前年の2500万ドルの資金調達に続き、この技術の商業化資金として3500万ドルのDラウンド資金を獲得しました。そして、2016年末までに最初の生産を開始することを目指しました。
Crossbar は、その技術をファウンドリにライセンス供与しており、個別の ReRAM メモリ スタイルのチップについて、潜在的だが名前を明かしていないパートナーと交渉中です。
ベンダーやテクノロジー系スタートアップ各社が DRAM とフラッシュのパフォーマンス格差を埋めようとしのぎを削る中、Xpoint、ReRAM、NRAM 間の競争が激化している。
2014年のReRAMに関するPDFスライド資料は、こちらの資料と同様に興味深い内容かもしれません。今年後半には、Crossbarに関するニュースが少しずつ公開される予定です。®
