Arm进行“分拆”以寻求存储技术突破

Arm.已经成立了一个分拆公司Cerfe Labs Inc.（德克萨斯州奥斯汀），以开发能够扩展到高级制程节点的批量交换非易失性存储器。
大容量非易失性存储器具有胜过电阻式RAM的潜力，而电阻式RAM通常基于电极之间的丝状导电路径的形成和断开。根据Cerfe的说法，尽管需要进一步的开发工作，但所谓的相关电子RAM（CeRAM）也具有与磁性RAM和SRAM竞争的潜力。
该公司的创始人是ARM研究界的一些领导者，尽管未透露确切的融资条件和金额，但ARM正在提供初始资金并持有该公司的少数股权。
该公司开发了一项由ARM与CeRAM技术的发起者Symetrix Corp.（由科罗拉多大学的Carlos Paz de Araujo教授成立的一家研究公司）合作进行的五年研究计划。它基于过渡金属氧化物（例如氧化镍）中金属到绝缘体的状态转变及其反转。2018年，DARPA选择了半导体设备制造商Applied Materials Inc.加入CeRAM的研究。
ARM首席执行官Simon Segars在一份声明中说：“在过去五年中，ARM研究团队在推进CeRAM技术方面取得了长足进步。” Segars补充说：“随着ARM加强对核心半导体IP业务的关注，我们将Cerfe Labs团队置于更加敏捷的位置，以使其能够成功地将这种颠覆性技术推向市场。”
Cerfe的创始人包括ARM前研究副总裁Eric Hennenhoefer，CTO Greg Yeric，前ARM研究副总裁Lucian Shifren（负责启动和运行将Symetrix和ARM整合在一起的材料和设备研究小组）。第四位联合创始人是金·阿萨尔（Kim Asal），他之前也曾在ARM研究部担任运营副总裁。
Yeric在电子邮件中表示：“我们正在将我们的公司重点放在具有原型的材料和设备研发上。我们最终不会看到自己交付存储产品。我们希望通过战略合作伙伴来实现。” 他补充说：“我们认为我们还有12到18个月的时间才能达到其余的关键证明点，这将清楚地表明该技术已准备好跨越'lab-to-fab'鸿沟。”
Yeric说，最终一家以商业为重点的公司将需要根据特定需求调整CeRAM参数，这可能与性能、成本或操作温度有关。Yeric说：“我们认为，该过程可应用于广泛的制程节点，包括现有的IoT节点和未来的CMOS节点。”
Yeric说，Cerfe已经在与潜在的战略合作伙伴进行初期讨论。“作为材料和工艺知识产权公司，我们的计划不包括为建造晶圆厂注入巨额资金。我们希望与以生产芯片为生的人建立合作伙伴关系是技术和公司发展的最佳途径。”
除了与Symetrix合作开发CeRAM之外，Cerfe Labs还获得了由Symetrix开发的铁电RAM技术的许可，Cerfe名称是相关电子RAM和铁电体的收缩。
CeRAM技术的主要主张是，它基于与氧化镍和其他过渡金属氧化物的碳掺杂相关的体开关技术，与许多电阻式RAM技术相比，这带来了许多潜在的优势。在过去的几十年中一直处于发展中。
CeRAM被认为是基于Mott过渡（金属到绝缘体和绝缘体到金属）的工作，这可以通过施加电压和临界电流密度来触发。莫特状态跃迁是众所周知的并有记录，这是由于电场屏蔽和电子定位所致。Cerfe有时将其技术称为电子轨道切换。Mott过渡以诺贝尔物理学奖获得者内维尔·莫特爵士（Sir Nevill Mott）的名字命名。
这意味着，与其他过渡金属氧化物电阻RAM不同，CeRAM器件不需要形成过程即可创建导电路径。与大多数现有ReRAM背后的丝状开关相比，这种现象具有改善性能和提高可靠性的前景。
一个关键的优势是，跨越材料主体的绝缘体-金属过渡应允许切换至亚纳米尺寸范围。与丝状开关不同，它不依赖于会引起磨损和可靠性问题的材料运动，并且Mott过渡固有地快速。
Yeric表示，研究小组已实现2ns以下的转换，并有信心将其降至1ns以下。他说：“鉴于大多数其他强相关电子（SCE）材料的开关速度小于100fs，这将主要由CMOS存取电路设计决定。”
最终，非易失性存储器的高速开关可以允许替换逻辑电路中的SRAM，这反过来又可能会对处理器体系结构产生影响。对于内存中计算神经形态计算体系结构，它也可能具有强大的功能。
Cerfe Labs拥有一支经验丰富的团队，并已获得包括150多项美国专利的全面IP产品组合。到目前为止，尽管目前正在研究几种过渡金属材料和掺杂剂系统，但研究的结果已经缩小到直径为47nm的点。Yeric拒绝透露材料系统的细节时说：“我们已经证明了四种以上的CeRAM材料，从长远来看，其中一种比氧化镍更具吸引力。” 但是，随着几何形状的减小，很难完全确定整体开关效果。埃里克说：“直到我们有了像X射线确认之类的确定性东西，我们才会不断接触大象的不同部位，并且每次确认大象时都会接触它。”
ARM先前已经投资了Symetrix所提供的300mm晶圆处理设备，以帮助进行研究，但最终要证明该技术到最先进的节点将需要合作伙伴。IMEC研究所（比利时鲁汶）一直在为研究团队进行晶圆加工。
2014年，当Araujo教授已经从事该技术研究约五年时，声称使用氧化镍可以在高达400摄氏度的温度下保持稳定状态，并且可以在0.2V的电压下读取该状态。据报道，尽管设备的几何形状较大，但其读取耐久性却达到10 ^ 12个周期。
Symetrix欢迎Cerfe Labs的成立，并表示CeRAM在2K至400摄氏度以下的温度下运行，并且是第一个在如此宽的温度范围内运行而不会退化的存储器。编程电压为0.6V和1.2V。Symetrix重申了10 ^ 12个周期的循环耐久性，并说该技术正在与IMEC一起开发，其目标是与低于14nm CMOS的工艺集成兼容。
Araujo教授说：“ CeRAM将基于相关电子现象和可逆相变的实际应用开创量子设备时代。”
Yeric说，CeRAM技术可能会首先解决嵌入式闪存，但成本和功耗要低得多。然后，它可以朝着嵌入式MRAM / SRAM密度发展。“对于'新兴'技术来说，找到未使用的壁often通常是最容易的，我希望对于CeRAM而言，这可能意味着从极端高温或极端低成本的实施例开始。但是具有SRAM替代目标的制造厂可能希望短路这个过程，”他说。
Yeric表示，Cerfe Labs希望在接下来的12到18个月内证明几何尺寸越来越小的设备可以用作批量开关，然后与商业制造商一起验证该设备在fab尺寸与fab兼容的集成中的可靠性和可重复性。耶里克总结说：“此外，我们计划突出该技术的独特功能，我们希望该技术的独特之处在于其在所有其他NVM技术之上甚至在硅CMOS本身之外的高温运行。”
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