ReRAM 与高能效 FD‑SOI：从嵌入式存储器到边缘 AI 与存内计算

在2026上海FD-SOI上，Weebit Nano 首席执行官Coby Hanoch以Weebit Nano的技术视角，系统梳理Re


RAM


的基本原理、市场趋势、与FD-SOI的互补优势，以及其在下一代能效型SoC中的广阔应用前景。







嵌入式


存储需求的持续演进



新型应用和系统趋势正在推动嵌入式NVM承担比以往更多的功能。驱动这一变革的核心因素包括：


·边缘侧智能的普及：智能互联设备的广泛部署，对本地数据处理能力提出更高要求；


·汽车与工业电子的增长：


汽车电子


和


工业控制


领域对可靠性和性能的需求持续提升；


·SoC集成度的不断提高：更多功能被集成到单一芯片中，对存储器的密度和灵活性提出挑战；


·工艺节点的持续缩小：更先进的制程工艺为存储器设计带来新的机遇。




面对这些趋势，嵌入式NVM必须在以下方面持续突破：更低功耗、更高性能、更大密度、更好的可扩展性、更高的可靠性/耐久性，以及更具竞争力的成本效率。





为什么选择


ReRAM


？



Weebit的ReRAM技术基于氧空位细丝（OxRAM）机制。其核心原理是：通过在


电阻


层施加不同电压电平，可以选择性地创建或消除导电细丝。具体包括三个关键操作：


·形成（FORMING）：在出厂测试阶段进行细丝的初始化；


·置位（SET）：重建导电细丝，实现高阻态（H


RS


）到低阻态（LRS）的转换；


·复位（RESET）：部分溶解导电细丝，实现低阻态（LRS）到高阻态（HRS）的转换。




存储在存储堆叠结构中的数据对环境条件具有很强的耐受性。ReRAM单元采用1T1R（一管一阻）结构，具有低功耗特性：读取电压低于1V，写入电压低于3V，无需擦除即可写入，工作


电流


低，静态功耗为零，且操作速度快。




ReRAM在多项关键指标上全面优于嵌入式闪存（Embedded Flash），展现出显著的综合优势：




·制造优势：相比嵌入式闪存，ReRAM的晶圆附加成本降低3-4倍，仅需2个额外掩膜层（闪存约需10个），工艺步骤更少，制造周期更短。


·可扩展性与集成优势：ReRAM可扩展到28nm以下工艺节点，远超闪存的缩放极限。其BEOL（后道工序）集成方式对


模拟


器件和功率器件零干扰，是


电源管理


芯片（


PMIC


）和混合


信号


芯片的理想存储方案。


·性能优势：ReRAM的


编程


速度比嵌入式闪存快10-100倍，支持位/字节级寻址，无需扇区擦除。


·可靠性优势：ReRAM的耐久性比嵌入式闪存高出10倍以上，已验证可承受10万至100万次写入循环。在能量效率方面，相比闪存高出约100倍。此外，ReRAM在150°C高温下可靠运行，满足汽车Grade-0条件，且抗辐射能力比闪存高出约350倍，同时对电磁干扰（EMI）也有良好耐受性。





ReRAM与FD-SOI：互补的能效型SoC技术



FD-SOI（全耗尽型绝缘体上硅）技术和ReRAM在能效型SoC设计中形成了天然的互补关系：


·FD-SOI的优势：低功耗运行模式，为常开设备和电池供电设备提供卓越的每瓦性能；通过精细的性能/功耗优化控制实现低漏电流；支持广泛的模拟、数字和


射频


功能集成；拥有成熟的生态系统，适合成本效益高、差异化明显的SoC设计，特别适合边缘应用。


·ReRAM的优势：低功耗非易失性存储，读写能耗极低，可延长电池寿命并降低系统功耗；BEOL集成简单，1T1R单元无需


高压




晶体管


，集成方式简洁；存储面积小，高密度和面积效率使其在更小空间内容纳更多存储；抗辐射和EMI能力强，特别适合卫星


通信


、航空航天及安全应用；为存内计算铺平道路，通过在存储阵列内直接执行计算，实现高效


AI


推理。


两者结合，共同打造能效型边缘AI SoC，实现”1+1>2”的技术协同效应。




Weebit ReRAM是目前少数几种接近商业化量产的新兴NVM技术之一，为存储与计算的融合提供了坚实基础：


·存储能力：具备可扩展的非易失性存储特性；


·模拟计算能力：原生支持存内模拟计算；


·可扩展性：兼容先进工艺节点，满足未来需求。




当前阶段，ReRAM以嵌入式存储形式商用，已在多个平台完成


认证


，客户采用率持续增长并已产生收入。未来，随着存算融合的深入发展，ReRAM将在存内计算领域迎来更大的发展机遇。