Micron втайне создала 32-Гбит чип FeRAM — неубиваемую энергонезависимую память со скоростью как у DRAM

Как стало известно источнику, на прошедшей в декабре конференции IEDM 2023 компания Micron за закрытыми дверями сообщила о разработке и применении кристалла памяти FeRAM огромной ёмкости. Память FeRAM производится около 20 лет, но это традиционно чипы малой ёмкости от 8 до 128 Мбит. Разработка Micron на этом фоне поражает воображение ёмкостью кристалла 32 Гбит, что можно сравнить с восходом новой энергонезависимой памяти.

Фрагмент документа Micron с презентации двухслойной памяти FeRAM. Источник изображения: https://blocksandfiles.com

Память FeRAM работает быстрее памяти NAND. По этому показателю она приближается к оперативной памяти DRAM. При этом чипы FeRAM сохраняют заряд в ячейках даже без подачи питания на них, как и прочая энергонезависимая память. Также память FeRAM более устойчива к износу, что снова делает её предпочтительнее для использования в устройствах для хранения данных. Наконец, FeRAM не боится радиации, магнитных полей и скачков температуры, что предопределило её судьбу оказаться в станках, приборах и в бортовом оборудовании аэрокосмической отрасли.

Несмотря на большой набор преимуществ, память FeRAM не стала массовым явлением. Плотность размещения ячеек у неё очень и очень низкая, и массовая память NAND с её кристаллами колоссальной ёмкости не дала FeRAM никакого шанса проникнуть в область хранения данных. Впрочем, это не удалось даже памяти 3D XPoint (торговая марка Intel Optane), которую Micron разработала вместе с Intel. Доступность и дешевизна NAND сыграла свою негативную роль в печальной судьбе и этой, казалось бы, перспективной энергонезависимой памяти.

Нетрудно представить, что неформальный анонс 32-Гбит кристалла FeRAM компанией Micron может считаться знаменательным событием. Сайт Blocks & Files приводит фрагмент изображения документа с презентации чипа памяти, который недоступен для публичного просмотра.

По словам Micron, чипы FeRAM большой ёмкости подтолкнут развитие генеративных моделей искусственного интеллекта. Они работают быстрее NAND и обладают колоссальной износостойкостью. Опытный чип Micron выдерживает до 10¹⁵ циклов перезаписи. Это на несколько порядков больше, чем у конкурирующих чипов FeRAM компаний Fujitsu, Infineon, SK Hynix и Toshiba, не говоря о жалких тысячах циклов, если мы говорим об устойчивости к износу чипов NAND. Кстати, новую память компания называет NVDRAM (non-volatile dynamic random access memory). Назвать её NVRAM, очевидно, она не решилась, чтобы её FeRAM не путали с другими типами энергонезависимой памяти.

Заявленная компанией скорость записи чипов FeRAM составляет 70–120 нс, тогда как цикл записи NAND приближается к 300 мкс. Время удержания данных в памяти FeRAM (заряда в ячейке) достигает 10 лет.

Можно предположить, что компания Micron получила доступ к патентам и технологиям FeRAM после приобретения активов японской компании Elpida в 2013 году. Сама Elpida этот тип памяти не развивала, но принадлежащие ей на тот момент заводы тайваньских Inotera Memories и Nanya Technology были раньше в собственности компании Infineon и выпускали чипы памяти FeRAM.

Переключающий элемент FeRAM обычно выполнен из пьезокерамики в виде цирконат-титаната свинца (PZT). Этот материал сохраняет поляризацию даже после снятия внешнего управляющего сигнала — электромагнитного поля. Грубо можно сказать, что каждая ячейка FeRAM состоит из управляющего транзистора и пьезокерамического конденсатора. Именно вкрапление пьезокерамического элемента делает ячейку очень большой. Как эту проблему решила Micron, не сообщается.