美商应材公司（Applied Materials）因应物联网（IoT）和云端运算所需的新内存技术，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内存技术的速度。
现今的大容量内存技术包括 DRAM、SRAM 和闪存，这些技术是在数十年前发明，已广为数位装置与系统所采用。新型内存中，包括 MRAM、ReRAM 与 PCRAM 等将提供其独特的优点。但是，这些内存所采用的新材料，同时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内存的关键。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，让这些新型内存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感测器、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 算法方面，新世代的 MRAM（磁性随机存取内存）是储存用内存的首选之一。
MRAM 采用硬盘机中常见的精致磁性材料，借由 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 级快取内存中 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 内存需经过至少 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（电阻式随机存取内存）与 PCRAM（相变随机存取内存）具备快速、非挥发性、低功率的高密度内存的特性。可以成为“储存级内存”，以填补服务器 DRAM 与储存内存之间，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，并借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闪存的架构。
而 ReRAM 和 PCRAM 是以 3D 结构排列，内存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 闪存和硬盘机快上许多。ReRAM 能将算子件整合于内存阵列中，以协助克服 AI 运算相关的资料移动瓶颈情况下，也是未来内存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，以及控制这些新型内存中所使用的多成分材料。
（首图来源：应材）
