在可变电阻式存储器(ReRAM)、相变存储器(PRAM)、磁存储器(MRAM)等众多新一代存储器的主角争夺战中,又有一个势均力敌的对手参与进来。这就是美国Nantero公司开发的、使用碳纳米管(CNT)的非易失性存储器“NRAM”(图1)注1 )。NRAM不仅工作与DRAM一样高速,而且在单位bit的成本方面也蕴藏着比DRAM出色的可能性。
图1:具备万能存储器特性
Nantero公司的非易失性存储器“NRAM”在擦写速度及数据保存时间等多项性能指标上表现出色(a、b)。擦写次数超过1012次(c)。(本图由《日经电子》根据Nantero公司的资料制成)
Nantero公司首席技术官和联合创始人Thomas Rueckes注1)Nantero公司由美国哈佛大学化学专业的Thomas Rueckes等于2001年设立,主要开发使用CNT的LED照明器件。 NRAM目前已完成基础开发,处于接近量产水平的阶段。有很多LED照明大厂商“正在利用量产线实施技术评测”(Nantero公司首席技术官和联合创始人Thomas Rueckes)。预计1~2年内将作为在消费类产品的MCU上混载的存储器开始量产。将来的“目标是替代DRAM,以及应用于(可弥补DRAM与NAND闪存的性能差距的)存储级存储器”(Thomas Rueckes)。
利用CNT的接合与分离 NRAM利用由大量CNT构成的薄膜(CNT薄膜)以及两个金属电极来构成存储元件(图2)。向CNT薄膜施加2V左右的电压时,呈相互分散状态的CNT就会在静电作用下彼此靠近,利用分子间力接合在一起。这时,电极间的电子传导路径会随之增加,电阻值出现下降。即使将电压降回零,CNT之间也会因为强力接合在一起而不分离。Nantero将这一现象应用到了非易失存储器中。
擦写数据时,向CNT薄膜施加比写入电压高的3V左右即可。这时,CNT接合部会生成声子(晶格振动),凭借声子热量解除接合状态。