< Terug naar vorige pagina

Project

Co-optimalisatie van ontwerp en technologie van opkomende geheugen van opslagklasse

Omdat we tegenwoordig steeds meer afhankelijk zijn van informatie, zowel voor thuis als voor persoonlijk gebruik, naast zakelijke en professionele behoeften, worden er steeds meer gegevens gegenereerd, verwerkt, verplaatst, opgeslagen en bewaard in meerdere kopieën voor langere tijd. Onderzoek heeft aangetoond dat het grootste prestatieprobleem bij populaire smartphone-apps zoals Facebook en Google Maps in feite is hoe snel ze de gegevensopslag van een apparaat kunnen lezen en schrijven. Dit suggereert dat zonder het oplossen van de 'Memory Bottleneck' de voordelen van nieuwe netwerken en processors beperkt zullen zijn. Agressieve opschaling van technologie stelt ook beperkingen aan de huidige technologieën voor gegevensopslag. Daarom worden momenteel verschillende nieuwe niet-vluchtig geheugen (NVM)-technologieën en bijbehorende selector-devices onderzocht om uiteindelijk te voldoen aan de behoefte aan hogere opslagcapaciteit, systeemprestaties, lager stroomverbruik, kleinere vormfactor, lagere systeemkosten en lange gegevensretentie. . Phase Change RAM (PC-RAM) en Magneto-Resistive RAM (MRAM) behoren tot de meer volwassen NVM-technologieën. Spin Orbit Torque (SOT) MRAM en Voltage Controlled Magnetic Anisotropy (VCMA) MRAM zijn enkele van de meer recente NVM's met interessante kenmerken. Het vervangen van de sterk geoptimaliseerde bestaande opslaggeheugens is echter gemakkelijker gezegd dan gedaan. Crossbar 3D-architecturen met NV-geheugenelementen zijn naar voren gekomen als de belangrijkste uitdager van bestaande opslagtechnologie. Deze zeer dense crossbar 3D-architecturen van opkomende NVM's hebben nog serieuze technologische optimalisaties en radicaal nieuwe bitcellen, ultralage detectieschema's, lage lekkage en architectuuroplossingen met laag vermogen nodig om effectief te zijn. Elke technologie heeft ook een reeks inherente gebreken, zoals beperking van het schrijfuithoudingsvermogen of hoge toegangslatentie, enz. De overvloed aan uitdagingen biedt een enorme ontwerpverkenningsruimte. Verschillende hierboven genoemde concepten van niet-vluchtige geheugens worden bij imec onderzocht als potentiële kandidaten voor zowel embedded als storage class-domeinen. In dit proefschrift zullen de verschillende technologieën eerst worden vergeleken en geëvalueerd vanuit een technologisch perspectief voor de beoogde platforms en toepassingsdomeinen. Een groot deel van het doctoraat zal zich richten op het ontwerp en de analyse van de SCM-array om geheugenarchitecturen met een laag vermogen mogelijk te maken die de aangeboren variabiliteit van resistieve apparaten voor grote arrays/blokken en grote spanningsbudgetten kunnen tolereren om schrijven zonder storing te garanderen. Ten slotte is het vanwege de krimpende ruimte tussen hoofdgeheugen [DRAM] en opslag [NAND flash SSD] ook belangrijk om een uitgebreide pareto-optimalisatie uit te voeren tussen de prestaties, dichtheid en kracht voor dergelijke architecturen. Dit zal gebaseerd zijn op een nauwe interactie tussen circuit- en systeemexperts.

Datum:9 nov 2021 →  Heden
Trefwoorden:3D crosspoint memory, DTCO, Near memory computing, Compute in periphery
Disciplines:Analoge, RF- en mixed-signal geïntegreerde circuits, Digitaal geïntegreerde circuits, Geheugencomponenten, Geheugenmanagement
Project type:PhD project