MCU集成相变存储又有新进展

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STMicroelectronics 一直是微控制器嵌入式存储器相变存储器 (PCM) 的主要支持者，尤其是汽车应用。至少自 2017 年以来，它一直在支持这项技术，并于 2018 年在其自己的 28 纳米全耗尽绝缘体上硅 (FDSOI) 制造工艺中对微控制器进行了嵩阳。

在 40nm 节点之前，MCU选择的非易失性存储器都是闪存，但在 40nm 以下缩放存在问题，部分原因是需要高电压和电荷泵占用的芯片面积来实现高电压。

现在，ST 和三星正在提议向 18 纳米 FDSOI 迁移，用于包括永远在线型应用在内的前沿微控制器应用。

三星代工厂提供 28nm 和 18nm FDSOI。28 纳米 FDSOI 可选择嵌入式 MRAM，而 18 纳米FD-SOI 没有嵌入式存储器产品。可能三星已经在为 ST 制造 28nm FDSOI-plus-PCM，并且还将在客户专有的基础上为 ST 制造 18nm FDSOI-plus-PCM。

但三星也有可能在未来开始向更广泛的受众提供 18nm FDSOI-plus-PCM。作者将该平台描述为满足下一代 MCU 的性能目标。



近几十年来，作为闪存的潜在替代品，许多新兴的内存技术被开发出来。闪存的制程难以扩展到 40nm以下。据Yole估计，在这十年的上半期，相变存储器（PCM）、磁RAM（MRAM）和电阻RAM（ReRAM）将在市场上产生重大影响，其制程为22nm，几何形状更精细。



还有其他形式的新兴NVM - 如铁电 RAM、CeRAM和基于碳纳米管的存储器 - 但这些预期不会在 Yole 预测的期间进入任何重要的市场。



嵌入式 NVM 市场将取得最大的成功，在 2020 至 2026 年，复合年增长率为 110%。这将使市场从2020年的2600万美元增长到2026年的23亿美元。MRAM 在 22nm 的领先制造商台积电和格芯的产品中已经处于领先地位，三星的产品为 28nm。UMC 和英特尔正在开发嵌入式 MRAM。



到 2026 年，MRAM 将提高其在嵌入式 NVM 市场的持有率，达到 76%，而 PCM 将只占该市场的 2%。ST微电子在汽车中的 NVM 应用正在得到支持。



独立 NVM 市场已经比嵌入式 NVM 市场大，但增长速度会变慢。从2020年的5.95亿美元增长到2026年的33亿美元左右，复合年均增长率为33%。



在这一领域，PCM 已经以 90% 的市场份额占据主导地位，这要归功于英特尔与服务器 CPU 捆绑销售的 3D XPoint 产品。一些人认为英特尔正在出售这些存储业务。在未来五年内，MRAM 和 ReRAM 只会逐渐从 PCM 中获得更多市场份额。



独立的新兴 NVM 市场将驱动低延迟存储和持久内存。英特尔推出了使用 3D XPoint 制造的固态硬盘，其中包括奥尔德流固态硬盘。这是第一个使用具有四个堆叠 PCM 层的第二代 3D XPoint 产品。



用于低延迟存储的 STT-MRAM 芯片的销售“坡道”比预期要长。Yole说，基于 ReRAM 的固态硬盘可能会基于下一代协议（如 CXL 和 Gen-Z）推出，但这些协议尚未成熟。



Yole 对新兴 NVM 的热情是基于过去 12 个月的数据得出的。



索尼推出了GPS芯片，包括三星使用28nm FDSOI制程工艺为其制造的嵌入式MMAM。Yole说，这些设计已经用于华为智能手表。安比克在台积电22nmULL上推出了低功耗MMAM MCU。许多基于 eMRAM 的设备将在 2021 年进入批量生产，包括 GreenWave 的 AI 处理器，这些处理器使用 Globalfoundries 的 eMRAM技术制造（22nm FDSOI）。



2020 年，采用嵌入式 RRAM （eRRAM） 的产品也进入市场，Nuvoton 推出了具有 40nm OxRAM 的 IC 设备，用于安全应用。Nuvoton技术公司于2020年以2.5亿美元收购了松下公司的半导体业务。松下已经在市场上拥有40nm的产品，并已经与UMC合作进行制造。

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