Am 12. Oktober 2026 gab MemSilicon den Abschluss des Tape-outs des RRAM-Chips der ersten Generation „MountTai 2026 (泰山一号)“ mit hoher Dichte und großer Kapazität auf Basis des 1TnR-Technologiepfads bekannt.
„泰山一号“ ist ein Meilenstein für MemSilicon, die 1TnR-Technologie für neue Speicherchips mit hoher Dichte und großer Kapazität von der Frühforschung zur Produktisierung auf Gb-Chipebene voranzutreiben. Dieser Technologiepfad erhöht die Speicherkapazität pro Flächeneinheit, indem mehrere resistive Speicherzellen sich einen Auswahltransistor teilen, und nutzt eine vollständig mit der CMOS-Plattform kompatible Back-End-Integration, wodurch Dichte, Kapazität und Kosten gleichermaßen erreicht werden.
Der Chip verwendet eine 28-nm-CMOS-Prozessplattform und eine 1T4R-Zellenstruktur, hat eine Speicherkapazität von 1 Gb pro Chip, erreicht eine Dichte von 30 Mb/mm², hat eine Zugriffslatenz von weniger als 20 ns und integriert eine Hardware-Fehlerkorrekturschaltung auf dem Chip. Damit wurde ein synergistischer Durchbruch zwischen großer Kapazität, hoher Dichte und schnellem Lesen erzielt, der eine international wettbewerbsfähige Lösung für Anwendungen neuer nichtflüchtiger Speicher mit hoher Dichte und großer Kapazität auf dem Chip bietet.
Derzeit ist der Tape-out von „泰山一号“ abgeschlossen, und die Validierung wird vorangetrieben.
Gehäuseabbildung von „泰山一号“
01 Stark steigende Nachfrage erfordert die optimale Lösung für Dichte, Kapazität und Prozesskompatibilität
Von Hochleistungs-SoCs bis hin zu intelligenten Endgeräten wie Embodied Intelligence und AI PCs müssen Chips mehr Gewichte, KV-Caches, Parameter und Daten aufnehmen und gleichzeitig Zugriffslatenz, Energieverbrauch und Kosten kontrollieren. Speicher müssen nicht nur „genug Platz bieten“, sondern auch unter Bedingungen der On-Chip-Integration, die für die Serienproduktion geeignet sind, die kontinuierlich wachsenden Kapazitätsanforderungen erfüllen.
Verschiedene Speichertechnologien haben jeweils ihre Stärken und auch ihre Einschränkungen. SRAM bietet schnellen Zugriff, aber die Speicherzellen sind groß und die Dichte niedrig; eingebetteter Flash übernimmt wichtige Aufgaben bei der Speicherung von Programmen und Daten, doch mit der Skalierung der Logikprozesse steigt die Integrationsschwierigkeit. RRAM, das sowohl Nichtflüchtigkeit als auch Potenzial für hochdichte Integration vereint, ist daher zum führenden Technologieansatz für neue Speicher geworden.
Wie öffentliche Berichte zeigen, haben derzeit Samsung, TSMC, GlobalFoundries und andere weltweit führende Auftragsfertiger RRAM in die technologischen Roadmaps fortgeschrittener Prozessknoten aufgenommen. Die Roadmap von TSMC sieht ausdrücklich die Unterstützung von RRAM für die 12-nm- und 6-nm-Knoten vor. Auf Kundenseite hat Infineon bereits RRAM für Mikrocontroller des 28-nm-Knotens ausgewählt.
Für den RRAM-Markt, insbesondere in Bereichen mit Bedarf an hoher Dichte und großer Kapazität, verfolgt MemSilicon aktiv den 1TnR-Pfad, da dieser neben der Senkung der Produktkosten vor allem die wichtigere Wirkung hat, dass auf begrenzter Chipfläche mehr Speicherzellen integriert werden können, um den Bedarf an Speicherung und Berechnung größerer Modellparameter zu decken.
02 Von 1T1R zu 1T4R – von der erstmalig vorgeschlagenen Technologieroute zum Tape-out des ersten Chips mit großer Kapazität
RRAM speichert Informationen durch Veränderungen des Widerstandszustands von Materialien und behält die Daten auch nach dem Abschalten der Stromversorgung. In der gängigen 1T1R-Struktur entspricht ein Auswahltransistor einer resistiven Speicherzelle: Der Transistor ist für die Auswahl und Zugriffssteuerung zuständig, die resistive Zelle für die Speicherung der Informationen.
Mit der Verkleinerung der resistiven Speicherzellen wird die Fläche, die der Auswahltransistor und seine Verbindungsstrukturen einnehmen, zu einem Problem bei der weiteren Erhöhung der Dichte. Der Gedanke hinter 1TnR ist, dass ein Auswahltransistor mehreren resistiven Speicherzellen entspricht, wodurch der durchschnittliche Transistorflächenbedarf pro Speicherzelle sinkt.
Als international führender Erstvorschläger des mit dem CMOS-Standardprozess kompatiblen 1TnR-Technologiepfads stammt die technische Expertise von MemSilicon aus dem Team von Akademiker Liu Ming der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Bereits im Jahr 2020 hatte das Forschungsteam 28-nm-1T2R-RRAM-Forschung veröffentlicht.
„泰山一号“ verwendet eine 1T4R-Struktur, bei der ein Auswahltransistor vier resistive Speicherzellen entspricht. Doch die gemeinsame Nutzung eines Transistors bedeutet nicht, dass Dichte und Leistung proportional zur Anzahl der Speicherzellen steigen. Nicht-Ziel-Strompfade zwischen mehreren Speicherzellen, Lese-/Schreibstörungen sowie die Zuverlässigkeit unter verschiedenen Betriebsbedingungen erfordern eine gemeinsame Optimierung von Bauelement, Prozess und Schaltungsdesign.
Angesichts der zentralen technischen Herausforderungen von RRAM-Chips mit großer Kapazität in 1TnR-Struktur hat der nun vorgestellte Chip „泰山一号“ auf Schaltungs- und Architekturebene erstmals eine Reihe eigenständiger Innovationen vorgeschlagen und validiert: Die Einführung eines Negativspannungsdesigns und einer einheitlichen Rücksetzschaltungsmethode unterdrückt Leckströme im Array erheblich, senkt den Energieverbrauch des Chips und verbessert die Zuverlässigkeit; eine Wortleitungstreiberschaltung mit mehreren Spannungsdomänen wurde entwickelt, die eine vollständige Entkopplung der Lese-/Schreibpfade für Hoch- und Niederspannung realisiert, und eine adaptive Schutz-Bias-Spannungstechnik wurde vorgeschlagen, die das Risiko von Fehlbeschreibungen wirksam senkt und die Schreibzuverlässigkeit umfassend verbessert; eine adaptive on-chip-Folge-Leseschaltung wurde entwickelt, die die Herausforderungen bei Lesezuverlässigkeit und Leseausbeute von 1TnR bei Gb-großer Kapazität meistert, und zusammen mit der Hardware-Fehlerkorrekturschaltung wurde ein doppelter Leseschutzmechanismus aus „Schaltungsadaption + Hardware-Fehlerkorrektur“ aufgebaut.
Auf Basis eines 28-nm-Back-End-kompatiblen Prozesses vereint „泰山一号“ die umfassenden Vorteile hoher Leistung, hoher Dichte, hoher Zuverlässigkeit und niedrigen Energieverbrauchs, markiert einen systematischen Durchbruch des Unternehmens in den zentralen Schaltungstechnologien für On-Chip-RRAM-Chips mit großer Kapazität und besitzt gute Aussichten für die Industrialisierung sowie einen breiten Anwendungsspielraum.
03 Antwort auf die Politik, drei Linien parallel
Im September dieses Jahres nahm der gemeinsam vom Ministerium für Industrie und Informationstechnologie und der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission veröffentlichte „Fünfzehnter Fünfjahresplan für die Entwicklung der Elektronikinformationsindustrie“ neue Speicherprodukte wie resistive Speicher sowie Rechungsparadigmen wie In-Memory-Computing in die Entwicklungsrichtungen auf.
MemSilicon, dessen Kernteam von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Fudan-Universität stammt, reagiert aktiv auf die Politik und stärkt kontinuierlich sein eigenentwickeltes Produktsystem rund um die Anforderungen von eingebettetem Speicher, Speicher mit großer Kapazität sowie hybridem In-Memory-Computing.
Die erste Produktlinie ist eingebettete RRAM-IP für Anwendungen wie Displaytreiber, Mikrocontroller, SSD-Controller und Sicherheitschips; sie bietet eingebettete RRAM-IP, ist bereits in Kundenszenarien im Einsatz und expandiert den Anwendungsumfang.
Die zweite Produktlinie ist RRAM mit hoher Dichte und großer Kapazität; rund um die Erhöhung der Integrationsdichte, die Erweiterung der Kapazität pro Chip und die Vervollkommnung eigenständiger Produktformen werden weiter 1TnR- und andere Strukturen sowie weiterführende dreidimensionale Integration und speicherbezogene Anforderungen im Zusammenhang mit KI-Inferenz erforscht.
Die dritte Produktlinie ist hybrides In-Memory-Computing aus RRAM und DRAM; für Szenarien wie Embodied Intelligence, AI PC und andere Endgeräte-Inferenzen wird durch hybride dreidimensionale Integration die Art der Zusammenarbeit unterschiedlicher Speichertechnologien mit Recheneinheiten erforscht, Datentransportwege verkürzt und die beste Balance zwischen Kapazität, Bandbreite und Energieverbrauch erreicht.
Insgesamt kann MemSilicon, angetrieben durch den doppelten Impuls aus politischem Rückenwind und technologischen Durchbrüchen, als eigenständig innovierende Kraft im Bereich neuer Speicher einen wichtigen Beitrag zur Festigung des chinesischen Speicher- und Rechenfundaments leisten.