当谈到嵌入式 NVM 时，我们知道Flash 非常棒——它确实让我的世界变得更好——但它并不是城里唯一的玩家。其他 NVM 竞争者也来来势汹汹。例如磁阻 RAM (MRAM)，它在磁域中存储数据，以及相变存储器（PCM 或 PCRAM），它通过在非晶态和晶态之间变化来存储数据。
另一种 NVM 可能性是电阻式 RAM (ReRAM)，它通过改变介电固态材料的电阻来存储数据。。让我们考虑一个简单的 1T1R（一个晶体管，一个电阻）ReRam 单元结构，如下图所示：
ReRAM 基本操作（图片来源：Weebit Nano）请注意，晶体管将与构成器件的所有其他晶体管一起在硅中创建。同时，cell的电阻部分将构建在任何两个相邻的金属化层之间。创建设备时，cell处于其初始原始状态，具有（基本上）无限电阻。设置cell涉及创建CF (conductive filament)，将电池置于低电阻状态 (LRS)，电阻 1 MΩ 代表逻辑 1。
请记住，我们在这里讨论的是嵌入式NVM——也就是说，将 NVM 作为 MCU 等设备的一部分创建——而不是像 SSD 中使用的独立闪存设备那样的批量 NVM。这很重要的原因是嵌入式闪存开始在 40 纳米以下工艺节点上出现问题，而 ReRAM 很乐意继续向 28 纳米及以下发展（我被告知有一个直接的路线图可以降低到 10 纳米） .
看看下面的对比图，显示 Weebit Nano 的 ReRAM 与 PCM、MRAM 和嵌入式闪存技术（数据来源是 Global Foundries、TSMC、Yole 和公司数据）。
Weebit Nano 的 ReRAM 与 PCM、MRAM 和嵌入式闪存技术对比（图片来源：Weebit Nano）一些立即引起人们注意的关键特性是嵌入式闪存需要大约 10 到 12 伏的写入电压，写入时间大约为 10 µs，并且不可位/字节寻址。相比之下，ReRAM 只需要 2 到 3 伏的写入电压（读取电压仅为 0.5 伏），写入时间为 100 ns，并且是位/字节可寻址的。在访问数据方面，ReRam 的读取时间为 10 ns，而嵌入式 Flash 的读取时间为 20 ns。此外，虽然嵌入式闪存具有 10 3至 10 4 次写入/擦除耐久性循环的耐久性，但 ReRAM 将其提升至 10 5至 10 6次循环，再加上在 150°C 下可保持 10 年。
某些应用可能感兴趣的另一点是——由于其电荷泵等元素——嵌入式闪存需要一些时间才能从深度睡眠模式“唤醒”。相比之下，ReRam 实际上是“即时启动”的。
此外，将嵌入式闪存添加到设备需要大约 10 个额外的掩模步骤，并且由于其浮动栅极，涉及对前端 (FEOL) 工艺的更改，其中单个器件（晶体管、电容器、电阻器等）需要更改。被图案化到半导体中。因此，包括嵌入式闪存会增加约 20% 至 25% 的晶圆成本。相比之下， ReREM 只需要两个额外的掩模步骤，使用工厂友好的材料和标准工具，当添加金属化层时，这些步骤是作为后端 (BEOL) 工艺的一部分进行的。因此，使用 ReRAM 只会增加 5% 到 8% 的晶圆成本。
最后但同样重要的是，另一个引起我注意的项目是表中的“环境耐受性”行，我们看到 PCM 对温度的耐受性有限，MRAM 对电磁噪声的耐受性有限，而闪存对辐射的耐受性有限效果。相比之下，ReRAM中具有耐受一个LL的这些环境条件。（我想知道如果我们能回到过去并告诉他们 ReRAM 技术，早期计算机的创造者会怎么想。）
“但这一切都是真的，还是只是‘天上掉馅饼’？”
Weebit Nano 的小伙伴们最近宣布，他们已经完成了嵌入式 ReRAM 模块的设计和验证阶段，其中包括 128Kb ReRAM 阵列、控制逻辑、解码器、IO（输入/输出通信元件）和错误-更正代码 (ECC) — 并流片（发布到制造）集成此模块的测试芯片。该测试芯片——还包括一个 RISC-V MCU、SRAM、系统接口和外围设备——将在客户生产之前用作测试和认证的最终平台。
那么，人们什么时候才能开始在他们的 MCU 和 SoC 中嵌入 Weebit Nano 的 ReRAM 模块呢？我猜在 2022 年的某个时候。
