日本中央大學理工學部電氣電子信息通信工程專業的教授竹內健的研究小組與美國Nantero公司共同證實，使用碳納米管的新型非易失性存儲器“NRAM”具備出色的特性，可滿足從主內存到存儲設備的廣泛用途。通過采用適合NRAM的寫入方法，可實現存儲元件的高速、低功耗、高可靠性運行。相關成果的詳細內容已在“2014 Symposia on VLSI Technology and Circuits”（2014年6月9～13日于美國檀香山舉行）上發表（演講序號：T11-3）。演講題目為“23％ Faster Program and 40％ Energy Reduction of Carbon Nanotube Non-volatile Memory with Over 1011 Endurance”。
NRAM的構造 能夠以20μA以下的電流擦寫 NRAM是Nantero公司多年以前就開始開發的存儲器。利用由大量碳納米管（CNT）形成的薄膜以及夾著該薄膜的兩個金屬電極構成存儲元件。向存儲元件施加電壓時，處于相互離散狀態的CNT就會在靜電引力的作用下接近，憑借分子間作用力接合。與此同時，電極間的導電路徑會增加，電阻值下降。即便將電壓返零，CNT間也會保持強力接合，不會分離。Nantero將這一現象運用到了非易失性存儲器中。擦寫數據時，施加比寫入電壓高的電壓。這時，CNT接合部就會產生聲子(晶格振動),利用其熱量解除接合。
證實存在實現MLC的可能性 可實現1011次擦寫 可擦寫次數超過1011次 NRAM的“萬能”存儲器特性以前曾備受期待。但是，由于在寫入方法方面一直沒能針對LSI的實際使用條件進行優化，因此其潛力并未充分發揮出來。此次開發出了使施加于NRAM存儲單元的電壓分階段增加的新的寫入方法，抑制了特性不均的影響，使其能夠穩定擦寫。 使用直徑140nm的存儲元件實施驗證的結果顯示，在20ns的短寫入脈沖下，能夠以20μA以下的電流值寫入數據。擦寫時電阻值會發生100倍以上的變化，因此還有望實現閃存廣泛使用的MLC（多值存儲）工作。另外，作為可靠性指標的可擦寫次數達到了1011次。這一數值相當于閃存的約1000萬倍，顯示出了應用于主內存的可能性。 研究小組今后打算將NRAM的存儲元件微細化至直徑10nm的水平，對Gbit級陣列的工作實施驗證。此次雖然只是瞄準這一目標取得的初期成果，但也顯示出了作為“萬能”存儲器的潛力，有望取代主內存使用的DRAM以及存儲設備使用的SSD和HDD。 |
