上周，在第64屆國(guó)際電子器件會(huì)議 (IEDM) 上，全球兩大半導(dǎo)體巨頭展示了嵌入式 MRAM 在邏輯芯片制造工藝中的新技術(shù)。

首先，我們來了解一下 MRAM (Magnetic Random Access Memory)，它是一種非易失性的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器。擁有靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 (SRAM) 的高速讀取寫入能力，以及動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 (DRAM) 的高集成度，而且基本上可以無限次地重復(fù)寫入。

英特爾 (Intel) 在其 22 FFL 工藝中描述了 STT-MRAM (基于 MRAM 的自旋轉(zhuǎn)移力矩) 非易失性存儲(chǔ)器的關(guān)鍵特性。英特爾稱其為“首款基于 FinFET 的 MRAM 技術(shù)”。

這項(xiàng)技可以理解為一個(gè)“生產(chǎn)準(zhǔn)備就緒”的階段，英特爾也沒有像任何代工客戶透露該流程信息，但從多個(gè)消息源來看，目前正在運(yùn)輸出貨的商品已經(jīng)采用了這項(xiàng)技術(shù)。

與此同時(shí)，三星 (Samsung) 在 28nm FDSOI 平臺(tái)上描述了 STT-MRAM。在可擴(kuò)展性、形狀依賴性、磁性可擴(kuò)展性等方面來衡量，STT-MRAM 目前被認(rèn)為是最好的 MRAM 技術(shù)。

MRAM 技術(shù)自 20 世紀(jì) 90 年代以來一直在發(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，公司IEDM論文的主要作者 Yoon Jong Song表示：“我認(rèn)為現(xiàn)在是時(shí)候，該展示一下我們?cè)谥圃旎蜕虡I(yè)化方面的成果了。”

隨著行業(yè)向更小的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)變，在技術(shù)上面臨著嚴(yán)峻的可擴(kuò)展性挑戰(zhàn)。MRAM 除了被視為能夠取代傳統(tǒng)存儲(chǔ)器芯片 DRAM 和 NAND 的候選者，還被視為一項(xiàng)充滿吸引力的嵌入式技術(shù)，可以替代閃存和嵌入式 SRAM。

因?yàn)樗哂锌焖僮x取寫入時(shí)間，高耐用性和強(qiáng)保留性。嵌入式 MRAM 被認(rèn)為特別適用于例如物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備之類的應(yīng)用。自去年以來，Globalfoundries 就其 22 FDX 22nm FD-SOI 工藝提供嵌入式MRAM。但業(yè)內(nèi)分析師 Jim Handy 表示，他并不知情 Globalfoundries 的嵌入式 MRAM 技術(shù)具體有哪些商業(yè)化的應(yīng)用。

“沒有人提起它的原因，是因?yàn)樗麄儾坏貌惶砑有虏牧希?rdquo;他說。

但隨著制造成本下降以及其他存儲(chǔ)器技術(shù)面臨可擴(kuò)展性挑戰(zhàn)，嵌入式 MRAM 正在獲得更多考慮。 “重要的是，隨著新工藝技術(shù)的發(fā)展，SRAM 單元的尺寸不會(huì)隨著剩余的工藝而縮小，從這點(diǎn)來看，MRAM 變得越來越有吸引力，” Handy說。

在其論文中，英特爾表示其嵌入式 MRAM 技術(shù)可在 200 攝氏度下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá) 10 年的記憶期，并可在超過 106 個(gè)開關(guān)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)持久性。該技術(shù)使用 216mm×225mm 1T-1R 存儲(chǔ)單元。

與此同時(shí)，三星也稱其 8Mb MRAM 的續(xù)航能力為 106 次，記憶期為 10 年。

Song 表示，三星技術(shù)最初將用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。他說，在將其用于汽車和工業(yè)應(yīng)用之前，可靠性必須提高。 “我們已成功將技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到工廠，并將在不久的將來將其推向市場(chǎng)”。