电子显微镜软件对英特尔OpTANE记忆结构的再认识

大家好，这里是老上光显微镜知识课堂，在这里你可以学到所有关于显微镜知识，好的，请看下面文章： TechInsights最近拆卸了英特尔的Optane内存，并以穿透式电子显微镜图像（TEM）的形式发布了拆卸分析结果（图1）。图1：TEM图展示了英特尔OPTANE与TEM的拆卸分析。
    
     特别令人感兴趣的是基于锗锑碲(GST)的存储元件结构(如图1所示)。它使用20纳米(nm)技术，纵横比为2:1，这表明厚度约40nm，宽度约20nm。
    
     从图1的图解可以看出，记忆材料两端有阻挡层或界面层密封，其厚度估计小于4nm。然而，界面层充当化学反应合金阻挡层，还用作加热选择。骑。
    
     根据TechInsights发布的图片，它假定活性记忆材料处于结晶或导电状态。事实上，较小的晶体确实存在于下部晶体块中，但不存在于上部晶体块中。这可能是由于大块的自然形成。在存储器堆栈的上部严格执行处理步骤期间，er微晶。图2：排除几种形成对称PCM的可能性
    
     如图2中的相变存储器(PCM)所示，如果可以从SET状态获得晶体材料的较大形核位置，则可以实现较快的写入时间(SET)。ach Optane存储单元由阈值开关、存储器隔离元件和存储器本身组成。加热器电极的讨论。
    
     其中一个预测在图2中示出。两个界面阻挡层(黑色部分)是高导电材料，主要用于防止PCM材料和电极结构的其他部分之间的任何化学相互作用，并且对于帮助建立对称的热结构同样重要。
    
     在这种情况下，RESET状态将从中心熔点扩展到熔融结晶材料。RESET脉冲未完成，但必须终止以在高电阻率的非晶材料的两个电极之间的势垒层中留下核。TE操作，晶体生长将同时发生在两个核上，如图2左侧所示。
    
     也许更有趣的是，对于孪晶可能有不同的生长选择，如图2b所示，并且如果界面阻挡层由高电阻率的加热材料形成，则这种情况更有可能发生，在这种情况下，RESET熔点将首先形成并延伸f。ROM两端的结构以中心为中心。
    
     如果可以可靠地终止这个RESET过程，结晶材料的中心区域就变成现成的双向结晶成核位点，在这种情况下，SET期间的结晶键将从核的两侧向每个电极延伸，直到整个过程为c完成的。
    
     孪晶生长选项的优点是，与从电极界面在单个形核位置结晶相同体积相比，完成大块结晶只需要一半的时间，并为高深宽比模块提供阈值电压。单个核的噪声也可能在RESET状态中留下更多的存储材料。SET状态是写入过程越长，任何方法的增益，例如2次，都非常重要。
    
     选择阻挡层/加热器的电极电阻将决定在两个或单个中心热点之间的选择。此外，由于存在矩阵隔离阈值开关或来自堆栈存储单元的热串扰而引起的任何热偏置必须被添加。
    
     当生长晶体界面保持在更大晶体生长速度的温度下时，可以实现最快的写入时间(SET)。这就要求大多数非晶硅材料处于熔化状态。
    
     使用较高的生长晶体界面温度并保持其接近熔化温度等同于将所有电迁移和相关组分分离问题应用于RESET脉冲。问题是熔点越大，与电迁移相关的问题就越多。元素分离。
    
     如果写入时间较长，可以通过降低界面温度来减缓生长速度。这允许在(SET)期间较小的熔点，并且最小化任何电迁移和组分分离。一些人甚至认为可以完全避免熔融材料的存在。在这方面，纯电子开关机制将是非常有帮助的。
    
     这个论点的进一步扩展意味着，在相同的温度下写入时间可能比常规单核器件（图2中所示的具有固定厚度的任何对称器件）更短。OtStand和更低的界面温度。此外，可能有热耗散的好处。
    
     写入时间的估计有时基于所能得到的GST的更大生长速率。对于GST，在750K时可以观察到0.55m/s的更大生长速率。对于40nm结构，理论上是72ns(NS)(SET)时间。在700K界面温度，SET时间。上升到133ns，而500K快速上升到4ms（MS）。双热点或双向端点可以缩短一半的时间。此外，还必须考虑从矩阵的IO芯片驱动器解码器部分访问的时间。
    
     中心核，或者每个电极的存储结构上的核，对于保持高温数据没有帮助。如果数据保持失效开始于核生长的晶体键或渗透路径，则两种情况之间的距离将减半。或者，更简单地说，更快速写入（SET）的双结构增益倾向于影响升温温度数据保持性能——因此这可能适合于相对较短的数据保持时间，并且Optane的实际数据保持时间等效于NADN和Intel的1000次索赔。
    
     对称的光子存储器结构的第三种可能性是，它实际上不需要大的核和RESET，包括将一部分微晶均匀地分布在整个存储器材料上作为多晶核。每个微晶周围只需要非常少量的结晶，这可能导致导电颗粒之间的电极桥接和数据保留失败。
    
     一个重要的问题是，如果存在一个加热电极，它可能是图1（b）中的一个绿色块，或者它可能是一个阈值开关电极/阻挡层。这意味着加热器可以在存储器和阈值开关中起作用。当TESIGSIMS或英特尔提供更多关于存储器垫的数据时。Lead的重置状态，它们可以回答各种猜测。
    
     虽然我对双结晶的热对称模型的猜测可能是正确的，也可能是不正确的，但是作为Optane解决方案的一部分，还需要进一步的研究。特别是因为它提供了一种使更大写入时间（SET）加倍的方法，并且平衡了写入时间的功率。它可以被看作是未来的研究方法。图4：PCM生命周期
    
     由于3D堆栈存储器结构中的紧密耦合，存储器组件不具有施加在芯片和加热器上的不对称性，因此PCM的双重结晶现在成为可能。
    
     一般来说，在存储器解决方案中，加热元件可以解决三个问题：，薄膜边缘可以用作底部电极，并且可以在可用的时间实现阴影的阶梯；活性物质必须以结晶状态沉积。
    
     第三，避免原始（或初始启动）阈值电压与正常操作不一致的问题。这些步骤导致更多的圆顶或蘑菇结构，具有更多的晶体生长界面。对于较大面积的微型PCM，克服depos问题的方法。结晶态材料是应用RESET脉冲脉冲脉冲，在初始测试时，该脉冲可以逐渐使结晶材料恢复到非晶态。显然，这不适用于非常大的阵列，但当时自然地集成到测试预算中，并成为ri的一部分。具有重要战略应用的GORATE测试协议。
    
     随着微光刻技术继续收缩，过去的圆顶结构实际上已经消失，取而代之的是紧密封装的垂直钻孔PCM结构，现在可以在没有加热体的情况下实现对称结构。
    
     先进的光刻、封装和计算机架构的令人印象深刻的梦想并非故事的结束。无论存储器技术如何发展，每个存储器单元的核心将决定Optane在一些利基应用中的未来。
    
     当TechInsights或Intel提供关于Optane内存材料的RESET状态的更多数据时，预测和讨论将变得更加清晰。
    
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