高耐久低成本的NRAM是如何铸就的？

近日，人工智能在众多公共卫生领域的大显身手不断吸引着人们的目光。CT影像智能分析系统、智能配送机器人等人工智能技术及产品发挥着极大的作用，在它们背后，都少不了高性能存储器的身影。而随着“新基建”的不断升温，业界对于更高性能存储器的需求也越发迫切。

相比其他存储器，碳纳米管内存(NRAM)是一个近年来出现的新东西，它具有诸多优势：可以DRAM的速度提供非易失性，具有超越DRAM的可扩展性和对闪存的超强耐久性的潜力。它比几乎所有新兴存储技术（PCM，MRAM和ReRAM）都更接近通用存储器。这样，它们通常用于替换闪存，因此NRAM在理论上既可以替换DRAM，也可以替换闪存。2016年，富士通半导体和 USJC 宣布，与Nantero公司达成协议授权该公司的NRAM技术，三方公司此后共同致力于NRAM内存的开发与生产。

NRAM原理大揭秘

Nantero公司已经花费了将近20年的时间来研究NRAM，该技术基于排列在交叉点电极之间的薄层中的无规组织的碳纳米管的浆料。当施加电压时，CNT被拉到一起，接触点数量的增加减少了电极之间的电阻路径。这种连接是由范德华力在原子级上保持的。为了复位存储单元，电压脉冲会引起热振动来断开这些连接。

所得的存储器在低能量下提供了20皮秒的切换速度，以及5ns的实际写入速度，并具有10 ^ 11个周期的耐久性。这保证了基于CNT的NRAM的性能，并且在物理几何尺寸方面具有更好的可扩展性，从而成为替代DRAM和NAND闪存的通用存储器。

一个相对较新的技术是在可随意切换的CNT的随机组织“垫”上增加一层对齐的CNT。这些用于保护开关纳米管的下层免于金属从上方溅射的金属迁移。

NRAM的“用武之地”

高性能的NRAM在众多应用领域拥有明显的竞争优势：1、可应用于任何系统，NRAM不但是非易失性存储器，又具有与 DRAM 同等的高速特点；2、可实现instant on（即开即用）功能，降低功耗的同时提高了系统的性能；3、适应于逐渐增长的高温环境市场需求。

NRAM不但可以做数据储存也可以做程序储存，这一特性对消费类电子市场同样具备巨大吸引力。而就竞争格局来说，NRAM在高温操作、数据保持、高速读写上都比传统存储器更具优势，未来NRAM有望替换大容量EEPROM （容量低于8Mb）和小容量NOR Flash （容量大于16Mb）。

针对企业储存、企业伺服器与消费电子等领域，NRAM技术比快闪存储更具有颠覆性，更有利于在这领域的产品中实现新一波的创新。预计未来受到影响的应用涵盖消费性电子领域、行动运算、物联网(IoT)、企业储存、国防、航天以及车用电子等行业。

作为NRAM的第一代产品，富士通16Mbit的DDR3 SPI接口产品最快将于2020年底上市。