В то время, когда первые чипы 3D NAND только ищут свой путь на рынок и многие производители NAND все еще улучшают свои разработки, в процессе развития находятся несколько перспективных технологий для создания памяти следующего поколения, которые планируют вытеснить флеш-память NAND в ближайшие 10 лет.

Одна из наиболее обещающих технологий — RRAM (Resistive Random Access Memory) — аналогично NAND, является энергонезависимой, то есть хранит данные без постоянного обеспечения питанием. В этом её принципиальное отличие от DRAM, которой требуется постоянный источник энергии. Несколько компаний занимаются разработками в области RRAM, в том числе гиганты полупроводниковой промышленности вроде Samsung и SanDisk, однако в настоящее время именно американский стартап Crossbar имеет наиболее продвинутый дизайн.

Компания Crossbar со штаб-квартирой в Санта Клара (штат Калифорния) была основана в 2010 году и получила более $50 млн финансирования. Корни компании растут их Мичиганского Университета, ведь главный научный сотрудник и соучредитель проф. Вей Лу (Wei Lu) сейчас является доцентом этого университета. На данный момент команда Crossbar состоит из 40–45 человек, большинство из которых обладают обширными знаниями в областях исследования полупроводников и разработки.

Самые главные преимущества RRAM над NAND — это производительность и долговечность. Обычно задержка NAND при чтении составляет порядка сотен микросекунд, в то время как Crossbar достигли в своей RRAM-разработке показателей от 50 наносекунд. Долговечность ячеек может достигать миллионов циклов перезаписи/стирания, хотя в ранних прототипах Crossbar ориентируется на более консервативные ~100 тысяч циклов.

На прошлой неделе на IEDM 2014 Crossbar объявили, что переходят к стадии коммерциализации RRAM. Другими словами, они уже продемонстрировали рабочий прототип в кремнии, а также доказали, что дизайн может быть перенесен на коммерческие фабрики для массового производства, поэтому компания теперь работает с производителями над созданием конечного продукта.

Поначалу Crossbar ориентируется на рынок встраиваемых систем и лицензирует свою технологию разработчикам ASIC, FPGA и SoC. Появление первых образцов ожидается в начале 2015, а массовое производство до конца года или в начале 2016. Кроме лицензирования Crossbar также заняты разработкой отдельных чипов высокой емкости и плотности, которые должны выйти на рынок примерно через год после встраиваемых RRAM решений (ориентировочно в 2017).

Привлекательность RRAM заключается в том, что этот вид памяти может производиться посредством обычного процесса CMOS лишь с небольшими модификациями. NAND и особенно 3D NAND требуют специализированных дорогостоящих инструментов, именно поэтому лишь немногие компании могут заниматься производством 3D NAND. RRAM, в свою очередь, может производиться практически на любой полупроводниковой фабрике после недорогого переоборудования, что в результате приведет к снижению цен и большей рыночной конкуренции.

Кроме того, литографические проблемы NAND не должны коснуться RRAM. Как известно, главная причина изобретения 3D NAND состояла в том, что плоская NAND не очень хорошо масштабируется на процессы ниже 15 нм, это приводит к снижению производительности и срока службы ячеек. RRAM можно уменьшать до 4–5 нм без названных проблем, более того, в Crossbar уже показали прототип 8-нм чипа, который они создали в своей R&D лаборатории. В дополнение, RRAM можно стекировать вертикально до трех слоев для увеличения плотности, ко времени коммерческого выпуска отдельных чипов компания планирует увеличить количество слоев до 16, а плотность чипов до 1 Тбит.

Разумеется, прежде чем технология RRAM будет готова полноценно конкурировать с NAND, нужно преодолеть несколько препятствий, но очень приятно слышать, что в разработке наблюдается заметный прогресс и что технологией заинтересовались производственные компании.

Более быстрые, долговечные и доступные SSD и другие устройства хранения являются выигрышными для всех. Следует признать, что 3D NAND является лишь временным решением до момента прихода достойной замены, которой с большой вероятностью может оказаться RRAM.