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中天弘宇聂虹:冲破NOR瓶颈,新型国产存储器大有可为

来源:爱集微

#中天弘宇#

2022-11-18

集微网消息,由工业和信息化部、安徽省人民政府主办的2022世界集成电路大会于11月16日—18日在安徽省合肥市举行。本次大会以 “合作才能共赢”为主题,旨在进一步加强全球集成电路产业链供应链交流合作,展示集成电路产业最新技术成果。

在18日上午举行的“智能家电与芯片应用论坛”上,中天弘宇集成电路有限责任公司副总裁聂虹发表了以“新型高性能存储技术及应用拓展”为题的演讲。

目前,全球主流的存储器芯片有三种,分别是DRAM、NAND和NOR。聂虹表示,DRAM芯片目前主要用于系统内存,其优点是构造相对简单,成本较低;缺点是易失,通常在断电后消失。NAND和NOR Flash芯片都是非易失存储器,NAND的优点是写入数量大,价格较低,但读写速度慢,其主要用于SSD和eMMC等领域。NOR的优点是在芯片内执行,传输效率高,读写速度快,但缺点是价格昂贵,面积大且容量小,目前主要用在BIOS,嵌入式控制和快速执行算法的一些应用场景。

在2021年,DRAM拥有三种存储器芯片中最大的市场规模,约为1000亿美元;排在第二的NAND约为700亿美元;NOR闪存则因存储单元面积微缩遭遇瓶颈,市场份额不断被NAND侵食,2021年仅有40亿美元的市场规模。

对于存储器芯片目前的市场格局,聂虹认为,如果一体两面的来看,NOR闪存目前销售总额最低,其实也说明了这条技术路径所蕴藏的市场还没有完全被开发,如果能突破该领域的技术瓶颈,或将打开并进入到一个“无人区”市场。

原理级创新,天花板上起高楼

聂虹所在的中天弘宇是一家专注于集成电路存储芯片领域,以自主、完整的知识产权专利发明为契机,实现中国存储领域“原创零的突破”,为全球数字信息化浪潮提供优秀存储解决方案的本土企业。

所谓中国存储领域“原创零的突破”实际上是指中天弘宇在存储单元上的一项原理创新,该公司将传统的“热电子注入”(CHE)升级成了原创的“二次电子倍增注入浮栅”,同时利用创新的存储单元结构及电路结构,打破了穿通效应对NOR Flash使用更先进工艺节点的限制,使其能够继续向90nm以下微缩。

据聂虹介绍,中天弘宇的二次电子倍增注入浮栅技术在传统存储单元的基础上加以纵向电压,在电子撞击侧壁后形成二次电子,二次电子以倍增的速度快速在沟道中穿过,以更高的效率在浮栅上聚集,让NOR Flash达到小面积、低成本、大容量、低功耗的效果。另外,在结构创新上,中天弘宇首创的折叠栅结构能够将控制栅通过折叠嵌入到P型衬底内部,以兼容标准的逻辑制程。

目前,中国存储芯片的原理级创新数量微乎其微,中天弘宇的“二次电子倍增注入浮栅”实现了本土存储器从“0”到“1”的突破。聂虹指出,针对这项底层技术创新,目前公司已经对相关自主知识产权在美日韩、中国台湾地区和中国大陆申请了70项原创专利进行“卡位”,未来还将继续延伸数百项进一步打造完整的知识产权保护体系。

基于“二次电子倍增注入浮栅”技术创新,中天弘宇的NOR Flash不仅能在原有的40亿美元市场中抢占份额,还能在制造工艺得以继续下探后,进入更多的应用领域,创造更大的市场规模。

如下图所示,聂虹指出,即便是在NOR Flash 容量1Gb以内的传统市场,目前国内厂商也还没有自主知识产权,而在这个市场中,中天弘宇的产品能够凭借小面积、低成本、低功耗和自主的知识产权小试牛刀,形成升级替换。

在新兴的1-4Gb市场,目前业界主要是通过SiP封装技术来实现,而中天弘宇的下一代单芯片产品就能够达到1-4Gb的容量,该公司预计将在这个约80亿美元市场中迎来第一次“爆发”。

在4-16Gb及以上的市场,目前业界尚无量产解决方案,可谓存储领域的“无人区”。聂虹表示,随着产品工艺继续下探,中天弘宇将会是业内首次涉足该领域的NOR Flash供应商,在瞄准DRAM+NAND组合(总市场规模1600亿美元)的同时,超高容量产品或将在操作系统级别、AI和存算一体领域支撑起更多新应用的诞生,打开更广阔的市场空间。

可以说,中天弘宇正站在传统NOR Flash市场的天花板上,向下实现替代的同时,该公司正在向上创造无限可能。

另外,中天弘宇还秉持两条腿走路的发展策略,在独立式闪存产品之外,也有嵌入式闪存IP授权业务,目前这两条业务线都已有客户导入。

量产落地,脚踏实地前行

据聂虹介绍,目前中天弘宇的嵌入式闪存已经在华虹实现了110nm和90nm平台的流片、量产,正推动下一代28nm平台的研发和流片。独立式闪存方面,中天弘宇首款采用55nm工艺的SPI NOR Flash 8M产品已完成研发和流片,今年6月进入风险量产。下一代40nm-28nm产品的研发和量产也在持续推动中。

经过中国电子学会的专家鉴定,中天弘宇被以中国工程院院士吴汉明作为主任委员的委员会认定,实现了55nm和110nm标准CMOS逻辑工艺流片验证,成果科应用于驱动IC、电源IC、嵌入式触控控制IC、可穿戴设备和MCU等,有明显应用前景。

鉴定委员会认为,中天弘宇的成果发明突破了NOR Flash的微缩技术瓶颈实现了与标准CMOS工艺基本兼容,在非易失存储领域属国际首创技术。

除了国家级专家鉴定,中天弘宇的8M NOR Flash产品通过了客户和第三方机构质量检测,结果显示,该产品在150摄氏度环境中,经过500-800小时测试后数据未丢失。产品经与竞品对比测试,能完成PIN-PIN的封装兼容,命令和存储结构的完全兼容。

在产品和IP经过量产和客户验证后,聂虹在提到公司商业模式时指出,公司将同步展开嵌入式IP授权业务和独立式闪存销售业务,独立式闪存销售业务将分为零售业务和批发业务两种,分别沿着经销商模式和大客户模式展开。另外,公司还将与方案商深化合作,通过授权模式和联合开发模式,进一步完善产品方案,并通过成立合资公司的模式,摸索和研究产品未来的潜在应用市场。

聂虹还指出,公司未来还有可能会打造IDM模式,进一步深化芯片设计和工艺的结合,让产品推陈出新更快、更优,同时加强产学研的合作模式,为我国存储领域和整个半导体行业贡献更多的力量。

责编: Lau

Oliver

作者

微信:Oliver24-

邮箱:wanglf@lunion.com.cn

作者简介

集微咨询分析师,关注半导体制造、芯片设计、物联网等领域。微信:Oliverygood

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