MemSilicon испытала первый китайский гигабитный чип памяти на структуре 1T4R

Китайская компания MemSilicon объявила о завершении цикла производства первого в мире высокоплотного и ёмкого чипа резистивной памяти RRAM, построенного по архитектуре 1T4R. Речь идёт о чипе «Тайшань-1» (MountTai 2026), который знаменует переход технологии 1TnR из стадии ранних исследований к продуктовому уровню с гигабитной ёмкостью. Для рынка это важный сигнал: новая память обещает одновременно высокую плотность, большую ёмкость и разумную стоимость, а главное — она совместима со стандартным CMOS-производством.

Архитектура 1TnR, которую компания продвигает как международный первопроходец, устроена просто и остроумно. В классической структуре 1T1R на каждый резистивный элемент приходится собственный транзистор, который управляет доступом к ячейке. Когда размеры элементов уменьшаются, площадь, занятая транзистором и его обвязкой, начинает мешать дальнейшему росту плотности. Идея 1TnR заключается в том, чтобы один транзистор обслуживал сразу несколько резистивных ячеек. В «Тайшань-1» реализована схема 1T4R — один транзистор на четыре ячейки. Это снижает средние накладные расходы на транзистор в пересчёте на каждую единицу хранения и позволяет упаковать больше памяти на той же площади кристалла.

Чип изготовлен по 28-нанометровому CMOS-процессу. Ёмкость одного кристалла составляет 1 Гбит, плотность достигает 30 Мбит на квадратный миллиметр, а задержка доступа — менее 20 наносекунд. На кристалле интегрирована аппаратная схема коррекции ошибок. По словам разработчиков, им удалось добиться одновременного прогресса по трём направлениям — большой ёмкости, высокой плотности и высокой скорости чтения, что даёт конкурентоспособное на мировом уровне решение для встраиваемой энергонезависимой памяти. Сейчас «Тайшань-1» прошёл стадию производства пластины и находится на этапе валидации.

Почему такая память вообще понадобилась именно сейчас, объясняется просто. От производительных систем-на-кристалле до воплощённого искусственного интеллекта и AI-компьютеров — всем им нужно вмещать всё больше весов моделей, KV-кэша, параметров и данных, при этом сдерживая задержки доступа, энергопотребление и стоимость. Память должна не только «вмещать», но и делать это в условиях, пригодных для серийного производства. У каждой технологии свои сильные и слабые стороны: SRAM быстра, но ячейка крупная и плотность низкая; встроенная флеш-память несёт важную нагрузку по хранению программ и данных, однако по мере миниатюризации логических процессов её интеграция усложняется. RRAM, сочетающая энергонезависимость с потенциалом высокой плотности, поэтому и стала одним из главных кандидатов в новую память.

Показательно, что крупнейшие мировые контрактные производители — Samsung, TSMC, GlobalFoundries — уже включили RRAM в свои технологические дорожные карты для передовых узлов. TSMC, в частности, заявляет поддержку RRAM на узлах 12 и 6 нанометров, а Infineon выбрала RRAM для своих микроконтроллеров по 28-нанометровому процессу. На этом фоне MemSilicon целенаправленно развивает именно линию 1TnR: помимо снижения себестоимости, она позволяет интегрировать больше ячеек на ограниченной площади кристалла, а значит, хранить и обрабатывать параметры всё более крупных моделей.

Технологическая база компании выросла из работ команды академика Лю Мина (Liu Ming) из Китайской академии наук: ещё в 2020 году исследователи публиковали результаты по 28-нанометровой RRAM со структурой 1T2R. Ноshared транзистор — не волшебная палочка: плотность и производительность не растут автоматически вместе с числом ячеек на один транзистор. Паразитные токовые пути между ячейками, помехи при чтении и записи, надёжность в разных рабочих условиях — всё это требует совместной оптимизации на уровне приборов, технологии и схемотехники.

Именно поэтому в «Тайшань-1» инженеры предложили и впервые проверили на практике ряд собственных решений. Введены конструкция с отрицательным напряжением и единая схема сброса, что заметно подавляет токи утечки в массиве, снижает энергопотребление и повышает надёжность. Разработан драйвер словных линий с несколькими областями напряжения, который полностью развязывает высоковольтный и низковольтный пути чтения и записи, а адаптивная защитная схема смещения снижает риск ошибочной записи. Кроме того, создана встроенная адаптивная схема чтения с отслеживанием, которая решает проблемы надёжности и выхода годных при чтении гигабитных массивов 1TnR; вместе с аппаратной коррекцией ошибок она образует двойную систему защиты чтения — «адаптивная схема плюс аппаратное исправление ошибок».

На базе обратносовместимого 28-нанометрового процесса «Тайшань-1» сочетает высокую производительность, плотность, надёжность и низкое энергопотребление. Компания расценивает это как системный прорыв в ключевых схемах больших встраиваемых RRAM-чипов с хорошими перспективами коммерциализации. Планы у MemSilicon триединые: во-первых, встраиваемые IP-блоки RRAM для драйверов дисплеев, микроконтроллеров, контроллеров SSD и защищённых чипов, которые уже выходят к клиентам; во-вторых, высокоплотная и ёмкая RRAM с дальнейшим освоением различных структур 1TnR и трёхмерной интеграцией; в-третьих, гибридная память, объединяющая RRAM с DRAM, для воплощённого интеллекта, AI-компьютеров и периферийного вывода моделей, где за счёт трёхмерной интеграции можно сократить путь перемещения данных и найти баланс между ёмкостью, пропускной способностью и энергозатратами. Определённую поддержку задаёт и политика: в сентябре 2026 года профильные ведомства Китая включили резистивную память и вычисления в памяти в число приоритетных направлений развития электронной промышленности.