VLT技术颠覆传统DRAM结构

DRAM的结构可谓是简单高效，每一个bit只需要一个晶体管另加一个电容。但是电容不可避免的存在漏电现象，如果电荷不足会导致数据出错，因此电容必须被周期性的刷新，这也是DRAM的一大特点。而且电容的充放电需要一个过程，刷新频率不可能无限提升，这就导致DRAM的频率很容易达到上限，即便有先进工艺的支持也收效甚微。Koilpass发布VLT技术，采用无电容结构，颠覆传统一个晶体管+一个电容器的DRAM存储单元结构。

无电容结构改变传统DRAM结构

DRAM基本原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表0和1，使用二进制来表示内存的最小单位。DRAM 利用MOS管的栅电容上的电荷来存储信息，一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷，有电荷代表1，无电荷代表0。但时间一长，由于栅极漏电，代表1的电容会放电，代表0的电容会吸收电荷，这样会造成数据丢失，因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的1/2，则认为其代表1，并把电容充满电;若电量小于 1/2，则认为其代表0，并把电容放电，藉此来保持数据的连续性。

Kilopass的VLT采用无电容结构，通过垂直方式实现晶闸管架构，从而使存储单元更加紧凑。紧凑的结构加上所需的物理器件，构造出制造工艺简单的交叉点内存，这将带来一项与DDR标准兼容，并且比当前顶尖的20纳米DRAM制造成本低45%的新技术。

(Kilopass Technology首席执行官 Charlie Cheng)

Kilopass Technology首席执行官Charlie Cheng在本次活动中介绍道：“自2010年以来DRAM技术已放缓了前进的脚步，DRAM技术受制于电容结构的影响将停滞于10nm以上的工艺，无法进步一缩小尺寸，但是20nm工艺上的电容器还存在着电容量太小的问题，VLT技术打破了传统的DRAM电容式结构，适合在现有的沟槽工艺中使用，无需任何电容。”

也正是VLT技术的无电容结构使得其不需要进行内存刷新操作，不受电容结构的漏电、高功率的影响，并在120度高温下热可改善功耗。VLT技术存储技术无需任何新材料，可以做到与逻辑CMOS工艺100%兼容。“0”“1”之间的信号区别高达108倍。该技术现已通过30多种测试程序，并在20nm—31nm工艺上通过验证，214种不同的VLT参数变化，可提高产品良率，降低成本。

助力云计算、服务器DRAM市场发展

未来随着PC、手机等方面的市场需求向云计算/服务器等市场转移，这种趋势推动了云计算/服务器DRAM市场的发展。有报告预计，从2014年到2019年间的DRAM市场复合年增长率将达到9%，该数据表明DRAM市场的增长速度将快于整个芯片市场增长。然而当前的DRAM技术用于该市场领域面临着功耗太高的问题。

晶闸管在电学上等效于一对交叉耦合的双极型晶体管。若采用较小的晶体管来降低功耗，则会使得漏电流增大，且较小的电容器结构拥有更少的电容量，这将导致两次刷新之间的间隔时间必须缩短。由于刷新周期频率的加快，16Gb DDR DRAM中高达20%的原始带宽将丢失，这给多核/多线程服务器中的CPU带来负担，使CPU必须挤压每一点儿性能来保持系统竞争力。

由于VLT技术中不包含电容，使得这种结构非常适合存储器。与当前基于电容的DRAM相比，VLT不需要复杂且高功耗的刷新周期，基于VLT的DDR4 DRAM将待机功耗降低了10倍，可降低到50fA/bit以下，且仍将性能提高15%，适合发展计算/服务器DRAM技术。最为关键的是，VLT避开了传统DRAM制造中最大的挑战，即沟电容的制造，从而规避了相关的专利冲突。