應用材料公司因應物聯網 (IoT) 和雲端運算所需的新記憶體技術，推出創新、用於大量製造的解決方案，有利於加快產業採納新記憶體技術的速度。

應用材料公司半導體事業群金屬沉積產品處全球產品經理周春明

現今的大容量記憶體技術包括 DRAM、SRAM 和快閃記憶體，這些技術是在數十年前發明，已廣為數位裝置與系統所採用。新型記憶體－尤其是 MRAM、ReRAM 與 PCRAM－提供獨特的優點，但是這些記憶體所採用的新材料，同時為大量生產帶來了相當程度的挑戰。應用材料公司今日推出新的製造系統，能夠以原子級的精準度，進行新式材料的沉積，而這些新材料是生產前述新型記憶體的關鍵。應用材料公司推出了該公司迄今為止所開發過最先進的系統，讓這些新型記憶體能夠以工業級的規模穩定生產。

新推出的 Endura 平台，是應用材料公司所創造過最精密的晶片製造系統。應用材料公司廣泛的產品組合，為我們公司提供獨特的能力，以整合多項的材料工程技術與內建量測技術，打造出至今才有辦法實現的新型薄膜與結構。這些整合的平台說明新材料與 3D 結構如何扮演關鍵的角色，為運算產業提供全新的方式，以提升效能、減少耗能和改善成本。

適用於物聯網的 MRAM

電腦產業正在建構物聯網，其中將會有數百億個裝置內建感測器、運算與通訊功能，用來監控環境、作決策和傳送重要資訊到雲端資料中心。在儲存物聯網裝置的軟體與 AI 演算法方面，MRAM (磁性隨機存取記憶體) 是儲存用記憶體的首選之一。

MRAM 採用硬碟機中常見的精緻磁性材料。MRAM本來就是快速且非揮發性，就算在失去電力的情況下，也能保存軟體和資料。由於速度快與元件容忍度高，MRAM 最終可能做為第 3 級快取記憶體中 SRAM 的替代產品。MRAM 可以整合於物聯網晶片設計的後端互連層，進而實現更小的晶粒尺寸，並降低成本。

應用材料的新 Endura Clover MRAM 物理氣相沉積 (PVD) 平台，是由 9 個獨特的晶圓處理反應室組成，全都是在純淨、高真空的情況下完成整合。這是業界第一個大量生產用的 300 mm MRAM 系統，每個反應室可個別沉積最多 5 種不同的材料。MRAM 記憶體需經過至少 30 種不同材料層的精密沉積製程，其中某些材料層可能比人類的頭髮還細微 50 萬倍。製程中即使是厚薄度只有原子直徑一丁點的差異，就會對裝置的效能與可靠性造成極大的影響。Clover MRAM PVD 平台包括內建量測功能，可以用次埃級 (sub-angstrom) 的靈敏度，在 MRAM 層產生時測量和監控其厚度，以確保原子層級的均勻性，同時免除了暴露於外部環境的風險。

雲端中的 ReRAM 與 PCRAM

隨著資料量產生呈現指數性遽增，雲端資料中心也需要針對連結伺服器和儲存系統的資料路徑，達成這些路徑在速度與耗電量方面的數量級效能提升。ReRAM (電阻式隨機存取記憶體) 與 PCRAM (相變隨機存取記憶體) 是快速、非揮發性、低功率的高密度記憶體，可以做為「儲存級記憶體」，以填補伺服器 DRAM 與儲存記憶體之間，不斷擴大的價格與性能落差。

ReRAM 採用新材料製成，材料的作用類似於保險絲，可在數十億個儲存單元內選擇性地形成燈絲，以表示資料。對照之下，PCRAM 則採用 DVD 光碟片中可找到的相變材料，並藉由將材料的狀態從非晶態變成晶態，以進行位元的編程。類似於 3D NAND 記憶體，ReRAM 和 PCRAM 是以 3D 結構排列，而記憶體製造商可以在每一代的產品中加入更多層，以穩健地降低儲存成本。ReRAM 與 PCRAM 也提供編程與電阻率中間階段的可能性，讓每個儲存單元可以儲存多個位元的資料。

相較於 DRAM，ReRAM 與 PCRAM 皆承諾未來可大幅降低成本，而且讀取效能也比 NAND 和硬碟機快上許多。ReRAM 也是未來記憶體內運算架構的首要候選技術，能將運算元件整合於記憶體陣列中，以協助克服 AI 運算相關的資料移動瓶頸。

應用材料的 Endura Impulse 物理氣相沉積(PVD)平台適用於 PCRAM 與 ReRAM，包含最多 9 個在真空下進行整合的處理反應室及內建量測功能，能夠以精密的方式進行沉積，以及控制這些新型記憶體中所使用的多成分材料。