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IEEE Fellow:Arimoto, Kazutami(2010)-DRAM

IEEE Fellow:Arimoto, Kazutami(2010)-DRAM IP Liberator
2025-12-01
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有本一民(Kazutami Arimoto) 是日本半导体记忆体领域的顶尖专家,曾任瑞萨电子(Renesas Electronics Corporation,前身为Renesas Technology,三菱电机与日立半导体部门合并而成)系统核心技术部门副总经理(Deputy General Manager),长期领导高密度DRAM与嵌入式记忆体技术研发。2010年,他因“对高密度动态随机存取内存(high-density dynamic random access memory)与嵌入式内存(embedded memory)的开发贡献”当选IEEE Fellow(地区10 - 亚太地区,类别:Research Engineer/Scientist),这是IEEE对其终身技术成就的最高肯定。

他的核心贡献是发明了TTRAM(Twin-Transistor Random Access Memory,双晶体管随机存取内存),这是一种基于SOI(Silicon-On-Insulator)工艺的无电容器(capacitorless)DRAM单元,仅用两个晶体管即可实现记忆功能,彻底摆脱传统1T1C DRAM必须使用大面积电容器的限制,让嵌入式记忆体密度大幅提升、功耗降低、制程兼容性极佳,可直接沿用标准SOI-CMOS逻辑制程,无需额外特殊步骤,在65nm以下节点仍具优异可扩展性。2007年130nm SOI制程的2Mb测试芯片验证了100ms@80°C的数据保持时间与6.1ns的列存取时间,实现250MHz高速运作,面积仅传统嵌入式DRAM的50-60%,被视为当时最有潜力取代传统eDRAM/eSRAM的嵌入式记忆体技术之一。

TTRAM技术曾于2006年由Renesas授权给加拿大公司Emerging Memory Technologies(EMT)作为SoC记忆体IP,有本一民本人亲自对外说明此技术对消费类、行动、微处理器/游戏平台的重要性。此技术后续衍生出具“verify control”功能的scalable TTRAM与主动体偏压控制(ABC)技术,进一步提升良率与低电压运作能力。此外,他也长期参与高密度商品DRAM(堆叠电容、沟槽电容时代)、低功耗电荷回收DC-DC转换电路、TCAM与嵌入式DRAM结合的可靠性强化架构等研究,累计数十篇IEEE J. Solid-State Circuits等顶级论文与多国专利。

原参考文献保留:
Arimoto, Kazutami
R10 -Asia and Pacific
2010
Research Engineer/Scientist
For development of high-density dynamic random access memory and embedded memory


详细介绍

有本一民(Kazutami Arimoto)是日本半导体记忆体技术的代表性人物之一,其职业生涯几乎与日本DRAM产业黄金时代(1980-2000年代)完全重叠。他早期在三菱电机参与商品DRAM的高密度化开发(包括堆叠电容、沟槽电容等关键技术),后随部门整并进入Renesas Technology/Renesas Electronics,转向嵌入式记忆体与SoC平台用记忆体技术,成功将原本只适合大量生产的DRAM技术移植到逻辑制程中,解决了SoC芯片中记忆体面积过大、功耗过高的长期痛点。

最具标志性的成就是2007年正式发表的TTRAM(Twin-Transistor RAM)技术。此技术彻底颠覆传统1T1C DRAM必须依赖大型电容器的结构,改用两个串联MOSFET,其中一个负责储存电荷(利用SOI晶体管的浮体效应floating body effect),另一个负责读取控制。优点包括:

  • 单元面积仅传统6F²-8F²嵌入式DRAM的50-60%
  • 完全兼容标准SOI-CMOS逻辑制程,无需额外电容专用制程或掩模层
  • 低漏电、低功耗,适合行动与消费类SoC
  • 在65nm以下仍具优异可扩展性(传统电容器在细微制程已接近物理极限)
  • 实测2Mb测试芯片(130nm SOI)达6.1ns存取时间、250MHz运作、100ms@80°C保持时间

2006年Renesas即将TTRAM授权给EMT作为商业IP,有本一民亲自表示:“客户需要高密度记忆体同时不能牺牲面积、性能与功耗,TTRAM正是解决方案。”此技术后来进一步演进为具“verify control”的scalable版本,并加入主动体偏压控制(ABC)技术,让TTRAM可在更低电压下稳定运作,提升实际产品良率,成为当时最被看好的“gain-cell embedded DRAM”方案之一。

除了TTRAM,他也长期推动其他记忆体相关技术:

  • 低功耗电荷回收型DC-DC转换电路(charge-recycling DC-DC)
  • 具ECC的嵌入式DRAM搭配TCAM架构,提升软错误耐受度
  • 多代嵌入式DRAM/eDRAM的低电压、高速化技术
  • 曾参与多款MCU/SoC平台记忆体IP开发,影响Renesas RH850汽车MCU等产品线的记忆体核心

其论文散见于IEEE Journal of Solid-State Circuits、IEICE Transactions on Electronics、ISSCC、VLSI Symposium等顶级会议与期刊,专利数量极多,涵盖记忆体单元、电路、架构与测试技术。

关键成就
时间
内容简述
意义
高密度DRAM开发(三菱电机时代)
1990年代-2000年代初
堆叠/沟槽电容、低功耗电路
奠定日本商品DRAM竞争力
TTRAM发明与量产化推进
2004-2007
全球首个130nm 2Mb capacitorless DRAM测试芯片
开创无电容嵌入式DRAM时代,被视为取代eDRAM/eSRAM的最强候选
TTRAM商业授权
2006
授权加拿大EMT公司
正式进入IP商业化阶段
Scalable TTRAM + verify control
2007-2008
加入验证控制与ABC体偏压技术
解决量产良率与低电压问题
IEEE Fellow当选
2010
因高密度DRAM与嵌入式记忆体贡献
终身成就最高荣誉

有本一民的贡献不仅在于单纯提升记忆体密度,更在于“让DRAM技术真正走进逻辑制程”,让SoC芯片能以更低成本实现更大容量嵌入式记忆体,对行动电话、游戏主机、汽车电子、消费类SoC影响深远。虽然后来因FBRAM(浮体记忆体技术路线竞争)以及FinFET/3D结构兴起,TTRAM最终未成为主流,但其开创的“gain-cell”概念至今仍被Zeno Semiconductor(原EMT)、Innovativo等公司持续发展,影响了当前1T-DRAM、AQUABOLT-XL等新世代记忆体研究方向。

Key Citations

  • IEEE日本カウンシル 2010 New Fellows列表(原引用来源)
  • Fukashi Morishita et al., "A Capacitorless Twin-Transistor Random Access Memory (TTRAM) on SOI", IEICE Trans. Electron., Vol.E90-C, No.4, pp.765-771, Apr. 2007.
  • Kazutami Arimoto et al., "A High-Density Scalable Twin Transistor RAM (TTRAM) with Verify Control for SOI Platform Memory IPs", IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.43, No.10, Oct. 2008.
  • Renesas Technology Press Release, "Renesas Technology Licenses Capacitor-less Twin-Transistor RAM to EMT", May 30, 2006.
  • DBLP - Kazutami Arimoto 论文列表

【声明】内容源于网络
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