新一代STT-MRAM存储器容量达Gb水准

xzcxnihd · 发表于 2017-2-5 08:32:34

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被视为次世代存储器技术之一的自旋力矩传输存储器（STT－MRAM），在2016年12月举办的国际电子零组件会议（International Electron Devices Meeting；IEDM）中公开了若干突破性研究成果，最值得注意的是推出了容量超过1Gb的产品，以及将STT－MRAM嵌入CMOS逻辑芯片的技术实证。
MRAM算是次世代非挥发性存储器科技中出现较早的一种，其记忆单元以磁隧结（MTJ）组成，由于占用体积大与耗电量高，最大容量约16Mb，仅适用于若干特殊需求；MTJ水平排列的iSTT－MRAM虽然成功缩小化，记忆密度还是偏低，最大容量仅256Mb。
直到较新的pSTT－MRAM出现，MTJ改用垂直排列，才能进一步扩大记忆密度，韩国存储器大厂SK海力士（SK Hynix）与东芝（Toshiba）从2011年起合作，到2016年成功推出目前容量最大的STT－MRAM，记忆容量达4Gb，虽然详细数据并未公布，不过报导推算记忆密度与DRAM相当。
不过，存储器技术要求的不只有记忆容量与密度，使用寿命与容错能力等数据也很重要，GlobalFoundries与Everspin Technologies合作，对已上市的256Mb容量pSTT－MRAM进行测试，可在摄氏100度环境下保存数据10年以上，重复读写1亿次也没有明显劣化问题，显示pSTT－MRAM技术已达成熟阶段。
但以目前的容量而言，STT－MRAM容量仍小，离取代一般存储器还有一段路要走，另一种比较可行的应用，是把STT－MRAM嵌入其他系统芯片，目前已有SRAM嵌入逻辑芯片的技术，而STT－MRAM记忆密度比SRAM更高，有助于提高逻辑芯片内的记忆容量。
在IDEM 2016中，关于STT－MRAM嵌入系统芯片的应用，一个是高通（Qualcomm）与应用材料（Applied Materials）的合作，制造1Gb大容量的嵌入测试，另一个则是三星电子（Samsung Electronics）的28纳米制程8Mb容量嵌入STT－MRAM的研发。
高通的发表中指出相当有趣的一点，就是在嵌入式设计中，由于重复读写次数减少，在同样的可靠性要求下，一般RAM须要求到10的15次方次读写，STT－MRAM只要能保证10的10～12次方次读写，就可满足需求。
而三星的28纳米加工技术是目前最精密的STT－MRAM制程，为在CMOS逻辑芯片中加入STT－MRAM，由于有些程序与CMOS逻辑电路制程重叠，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内嵌STT－MRAM的逻辑芯片。
接下来STT－MRAM的商业发展，将先从大容量产品开始，抑或在嵌入式系统市场上普及，有待持续观察。