MRAM开始引起注意

由马克LaPedus
在1980年代,有两个独立的创新改变了一对相关的景观fields-nonvolatile内存和存储。

在一个努力,东芝公司发明了闪存,从而导致NAND和和设备。在另一个方面,物理学家们发现了巨磁电阻(GMR)效应,一个硬盘驱动器的基础技术,磁阻的随机存取存储器(MRAM)和其他产品。

不用说,闪存和硬盘驱动器是巨大的产业。那么MRAM呢?首先,MRAM是一种很有前途的技术,提供了SRAM的速度和flash的non-volatility无限的耐力。,MRAM甚至被称为一场“全民记忆,”这是一个产品,可以取代今天的DRAM, flash和SRAM。

然而,MRAM是刚刚起步经过多年的延迟,和技术不再是晋升为“通用内存。“事实上,Everspin-the MRAM剥离的飞思卡尔是唯一供应商航运MRAM芯片卷,主要用于niche-oriented嵌入式应用程序。

但是现在,几个供应商正准备一个期待已久的,MRAM技术称为自旋扭矩MRAM (STT-MRAM)。STT-MRAM不仅是针对嵌入式应用程序,而且存储类(scm)和缓存内存记忆。此外,STT-MRAM也是针对取代DRAM或flash,但这可能需要五年或更长时间之前发生。

“STT-MRAM潜在的应用在单片机领域,存储控制器缓冲区,和后来,低级缓存与高速垂直磁各向异性,“说Subramani Kengeri,副总统在GlobalFoundries先进的技术架构。“我们可以期待第一个嵌入式应用程序可能作为嵌入式flash替代。”

集MRAM及其分支、STT-MRAM、在系统是说起来容易做起来难,有很多技术挑战。“高电流切换开关机制在传统MRAM是有限的密度和规模而言,“Kengeri说。

MRAM是什么?
MRAM提供non-volatility利用电子自旋的磁性。STT-MRAM是影响磁层的取向在磁隧道结(MTJ)使用一个自旋极化的电流,可以修改。此外,有几种类型的STT-MRAM。一种类型,垂直STT-MRAM (p-STT MRAM),利用垂直磁化。另一种类型,平面STT-MRAM,涉及平面磁化。

“P-STT针对嵌入式flash,是一个潜在的替代SRAM缓存,大多L3缓存。平面STT主要是flash替代,”Kengeri说。“最可伸缩的版本是p-STT,但它是相当复杂和探索。我们认为有建立共识平面STT-MRAM可能很快就会准备生产,并在未来几年内p-STT。在我们看来,前者是少可伸缩的原因很多,包括切换稳定。”

在一个简单的MRAM制造流程,在标准CMOS一步处理晶片。然后,MRAM过程模块集成的支持(BEOL)的过程。“MRAM的一些技术挑战包括非传统的集成和制造材料和多层堆栈一样,”他说。“关键技术挑战是磁膜堆栈沉积,磁膜腐蚀,和集成标准BEOL。”

生产的挑战,加上延迟技术,导致了相当大的MRAM市场的洗牌。今天,STT-MRAM球员包括雪崩,番红花,Everspin、三星和自旋转移技术。还有许多的MRAM联盟形成在年中,ibm和TDK;海力士和东芝;微米和* *;高通和台积电。最近,GlobalFoundries加入Imec STT-MRAM项目,其中还包括高通。

MRAM地
到目前为止,Everspin卷船MRAM的唯一供应商。而不是追逐“全民记忆”市场,该公司采取了务实的策略。最初,它的第一代,toggle-based mram是针对依靠电池存储器替代市场。Everspin mram也取得进展的另一种非易失性RAM RAID控制器和存储系统。

Everspin的下一个挑战是提高行业首个STT-MRAM和迁移到300 mm晶圆。去年推出,公司STT-MRAM DDR3接口和拥有的内存带宽3.2 gb / s。“大市场STT-MRAM存储,”菲利普说LoPresti, Everspin的总裁兼首席执行官。“我们看到需求持久记忆。”

Everspin在钱德勒200毫米制造线,亚利桑那州。,它产生MRAM 180 nm和130 nm)过程。公司正在生产300毫米晶圆未披露的晶圆厂。“300毫米,你得到更多的死/晶片,“LoPresti说。

另一个STT-MRAM供应商,番红花,看着不同的应用程序可能会在明年投入生产。启动开发了专有的32位微控制器,基于自我参照热辅助开关(助教)MRAM技术。说:“这是一个完整的单片机Bertrand Cambou,番红花的董事长兼首席执行官。

下一波STT-MRAM申请包括三个markets-storage-class记忆(scm);缓存;和DRAM和/或flash替换。理论上,SCM坐在之间的处理器和内存DRAM的一个系统。DRAM的SCM分流的许多功能。相变,ReRAM和STT-MRAM号称scm。

同时,微米、三星、SK海力士、东芝和其他国家争相发展独立STT-MRAM设备并有充分的理由。一些人认为DRAM 1 xnm节点会碰壁,促使STT-MRAM或另一个替代技术的必要性。

然而,到目前为止,STT-MRAM背后的曲线。说:“STT-MRAM密度是一个重要问题,艾伦•Niebel Web-Feet研究的首席执行官。例如,三星最近搬进了生产与DDR4达利克,基于4-Gbit密度和20 nm-class流程。相比之下,市场上最先进的STT-MRAMs 64 mbit部分,基于65 nm或40纳米技术。

三星正在1 gbit STT-MRAM设备,预计在2015年或2016年,根据Niebel。帮助加快努力,三星最近推出了全球MRAM创新计划,在STT-MRAM寻找新的突破。公司接受建议从大学和研究实验室。将获得财政支持三星选择建议。

最重要的是,该行业正在努力看看另一个长期申请STT-MRAM-cache记忆。SRAM的关键组件是用来使微处理器缓存的记忆在pc和移动产品。SRAM是快,但它也是昂贵的,占据了大量的空间。