《電子技術(shù)應(yīng)用》
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存儲(chǔ)器又有新突破 新一代STT-MRAM容量達(dá)Gb水準(zhǔn)

2017-02-04
來源:Digitimes

被視為次世代存儲(chǔ)器技術(shù)之一的自旋力矩傳輸存儲(chǔ)器(STT-MRAM),在2016年12月舉辦的國(guó)際電子零組件會(huì)議(International Electron Devices Meeting,;IEDM)中公開了若干突破性研究成果,,最值得注意的是推出了容量超過1Gb的產(chǎn)品,,以及將STT-MRAM嵌入CMOS邏輯芯片的技術(shù)實(shí)證,。

MRAM算是次世代非揮發(fā)性存儲(chǔ)器科技中出現(xiàn)較早的一種,,其記憶單元以磁隧結(jié)(MTJ)組成,,由于占用體積大與耗電量高,,最大容量約16Mb,僅適用于若干特殊需求,;MTJ水平排列的iSTT-MRAM雖然成功縮小化,,記憶密度還是偏低,最大容量?jī)H256Mb,。

直到較新的pSTT-MRAM出現(xiàn),,MTJ改用垂直排列,才能進(jìn)一步擴(kuò)大記憶密度,,韓國(guó)存儲(chǔ)器大廠SK海力士(SK Hynix)與東芝(Toshiba)從2011年起合作,,到2016年成功推出目前容量最大的STT-MRAM,記憶容量達(dá)4Gb,,雖然詳細(xì)數(shù)據(jù)并未公布,,不過報(bào)導(dǎo)推算記憶密度與DRAM相當(dāng)。

不過,,存儲(chǔ)器技術(shù)要求的不只有記憶容量與密度,,使用壽命與容錯(cuò)能力等數(shù)據(jù)也很重要,GlobalFoundries與Everspin Technologies合作,,對(duì)已上市的256Mb容量pSTT-MRAM進(jìn)行測(cè)試,,可在攝氏100度環(huán)境下保存數(shù)據(jù)10年以上,重復(fù)讀寫1億次也沒有明顯劣化問題,,顯示pSTT-MRAM技術(shù)已達(dá)成熟階段,。

但以目前的容量而言,STT-MRAM容量仍小,,離取代一般存儲(chǔ)器還有一段路要走,,另一種比較可行的應(yīng)用,,是把STT-MRAM嵌入其他系統(tǒng)芯片,,目前已有SRAM嵌入邏輯芯片的技術(shù),而STT-MRAM記憶密度比SRAM更高,,有助于提高邏輯芯片內(nèi)的記憶容量,。

在IDEM 2016中,關(guān)于STT-MRAM嵌入系統(tǒng)芯片的應(yīng)用,,一個(gè)是高通(Qualcomm)與應(yīng)用材料(Applied Materials)的合作,,制造1Gb大容量的嵌入測(cè)試,,另一個(gè)則是三星電子(Samsung Electronics)的28納米制程8Mb容量嵌入STT-MRAM的研發(fā)。

高通的發(fā)表中指出相當(dāng)有趣的一點(diǎn),,就是在嵌入式設(shè)計(jì)中,,由于重復(fù)讀寫次數(shù)減少,在同樣的可靠性要求下,,一般RAM須要求到10的15次方次讀寫,,STT-MRAM只要能保證10的10~12次方次讀寫,就可滿足需求,。

而三星的28納米加工技術(shù)是目前最精密的STT-MRAM制程,,為在CMOS邏輯芯片中加入STT-MRAM,由于有些程序與CMOS邏輯電路制程重疊,,只要增加3道光罩就可以有效嵌入STT-MRAM,,意味有可能低成本制出內(nèi)嵌STT-MRAM的邏輯芯片。

接下來STT-MRAM的商業(yè)發(fā)展,,將先從大容量產(chǎn)品開始,,抑或在嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)上普及,有待持續(xù)觀察,。

 

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