在第64屆國際電子器件會議( IEDM )上,,全球兩大半導體龍頭英特爾及三星展示嵌入式MRAM在邏輯芯片制造工藝中的新技術,。
MRAM (Magnetic Random Access Memory,磁阻式隨機存取記憶體),,是一種非易失性記憶體技術,,從1990 年代開始發(fā)展。此技術速度接近靜態(tài)隨機記憶體的高速讀取寫入能力,,具有快閃記憶體的非揮發(fā)性,,容量密度及使用壽命不輸DRAM,但平均能耗遠低于DRAM,,而且基本上可以無限次地重復寫入,。
英特爾曾表示其嵌入式MRAM 技術可在200 攝氏度下實現(xiàn)長達10 年的記憶期,,并可在超過106 個開關周期內實現(xiàn)持久性。并且英特爾在其22 FFL 工藝中,,描述STT-MRAM (基于MRAM 的自旋轉移力矩) 非易失性記憶體的關鍵特性,。英特爾稱之其為「首款基于FinFET 的MRAM 技術」。
這項技術可相當于「生產準備就緒」的階段,,英特爾并沒有向任何代工客戶透露該流程資訊,,但從多個訊息源來看,目前正在出貨的商品中已經采用這項技術,。
至于三星也稱其8Mb MRAM的續(xù)航能力為106次,,記憶期為10年。而三星技術最初將用于物聯(lián)網應用,。三星研發(fā)中心首席工程師Yoon Jong Song表示,,在將其用于汽車和工業(yè)應用之前,可靠性必須提高,。三星已成功將技術從實驗室轉移到工廠,,并將在不久的將來商用化。
三星并在28nm FDSOI 平臺上宣稱,,在可擴展性,、形狀依賴性、磁性可擴展性等方面來衡量,,STT-MRAM 目前被認為是最好的MRAM 技術。
什么是MRAM
根據(jù)EETIME的報道,,MRAM技術自1990年代起開始發(fā)展,,但尚未取得廣泛的商業(yè)成功。三星研發(fā)中心首席工程師Yoon Jong Song說:「我認為現(xiàn)在是展示MRAM可制造和商業(yè)化成果的時候了,!」Song同時也是該公司在IEDM發(fā)表論文的主要作者
隨著業(yè)界持續(xù)邁向更小技術節(jié)點,,DRAM和NAND快閃記憶體(flash)正面對著嚴苛的微縮挑戰(zhàn),MRAM因而被視為有望取代這些記憶體芯片的備選獨立式元件,。此外,,這種非揮發(fā)性記憶體由于具備快速讀/寫時間、高耐受度以及強勁的保留能力,,也被視為極具吸引力的嵌入式技,,適用于取代Flash和嵌入式SRAM。嵌入式MRAM被視為特別適用于像物聯(lián)網(IoT)裝置之類的應用,。
主要在于它具有快速讀取寫入時間,,高耐用性和優(yōu)秀的保留性。嵌入式MRAM 被認為特別適用于例如物聯(lián)網(IoT) 設備之類的應用,,也趕搭上5G 世代的列車,。
隨著制造成本下降以及其他記憶體技術面臨可擴展性挑戰(zhàn),,嵌入式MRAM 正獲得更多消費性產品的關注。重要的是,,隨著新工藝技術的發(fā)展,,SRAM 單元的尺寸不會隨著剩余的工藝而縮小,從這點來看,,MRAM 變得越來越有吸引力,。
自去年以來,格芯科技(Globalfoundries)一直在供應采用其22FDX 22-nm FD-SOI制程的嵌入式MRAM,。但Objective Analysis首席分析師Jim Handy表示,,他并未注意到有任何采用Globalfoundries嵌入式MRAM技術的任何商業(yè)化產品推出。
他說:「沒有人采用的原因在于他們還必須為其添加新材料,?!?/p>
但隨著制造成本降低以及其他記憶體技術面對微縮挑戰(zhàn),嵌入式MRAM越來越受青睞,。Handy說:「重要的是,,隨著新的制程技術進展,SRAM記憶體單元的尺寸并不會隨著其后的先進制程而縮小,,因此,,MRAM將會變得越來越有吸引力?!?/p>
聯(lián)電也對MRAM虎視眈眈
晶圓代工二哥聯(lián)電(2303)與下一代ST-MRAM(自旋轉移力矩磁阻RAM)大廠美商Avalanche共同宣布,,兩家公司成為合作伙伴,共同開發(fā)和生產取代嵌入式記憶體的磁阻式隨機存取記憶體(MRAM),。同時聯(lián)電也將透過Avalanche的授權提供技術給其他公司,。聯(lián)電根據(jù)此合作協(xié)議,于28納米CMOS制程上提供嵌入式非揮發(fā)性MRAM區(qū)塊供客戶將低延遲,、超高效能及低功率的嵌入式MRAM記憶體模組整合至應用產品,,并鎖定在物聯(lián)網、穿戴裝置,、消費型產品,,以及工業(yè)、車用電子市場的微控制器(MCU)和系統(tǒng)單芯片(SoC)上,。
而聯(lián)電也提到,,兩家公司也正考慮將合作范疇擴展至28納米以下的制程技術,利用Avalanche在CMOS技術的相容及可擴充特性,,運用到各個先進制程,。使這些統(tǒng)一記憶體(非揮發(fā)性及靜態(tài)隨機存取記憶體SRAM)能順利地移轉調配到下一世代的高整合性的微控制器(MCU)和系統(tǒng)單芯片(SoC)上。如此一來,,系統(tǒng)設計者就可以在同樣的架構及連帶的軟體系統(tǒng)上直接修改而不需重新設計,。
Avalanche的執(zhí)行長及共同創(chuàng)辦人Petro Estakhri表示:「我們非常高興團隊里有像聯(lián)華電子這樣的世界級半導體晶圓專工的領導者,。」聯(lián)電先進技術處洪圭鈞副總也表示:「隨著嵌入式非揮發(fā)性記憶體NVM解決方案在目前的芯片設計界日趨普及,,晶圓代工產業(yè)已經為高成長的行業(yè),,如:新興消費和車用電子應用的客戶,建立了強大且堅實的嵌入式非揮發(fā)性記憶體解決方案組合,。聯(lián)電很高興和Avalanche合作開發(fā)28納米MRAM,,更期待能將此合作進程推升至聯(lián)電客戶的量產階段?!?/p>