旋转扭矩MRAM是什么?

内存市场会在几个不同的方向。在一个方面,传统的内存类型,如DRAM和闪存,仍然是主力技术。然后,一些供应商准备下一代的记忆类型。

进行的一个系列,半导体工程将探索新的和传统的内存技术发展的方向。

这段,Phillip LoPresti Everspin总裁兼首席执行官坐下来与半导体工程讨论磁阻的随机存取记忆体(MRAM)市场。以下是摘录的谈话。

SE: MRAM是什么?

LoPresti:MRAM是一种非易失性内存提供了这样的工作记忆方面静态存储器和动态随机存取记忆体。 我引用的写入速度,写带宽和对称的读和写高耐力。它结合了数据保留,你会看到在一个记忆像NAND闪存产品。它保留了数据力量或权力后无意中剪除。MRAM密度,我们的目标就是让他们跟踪接近DRAM密度的产品。这不是一个产品,倾向于成为一个存储介质或竞争3 d与非或者与非,。

SE: MRAM的主要市场是什么?

LoPresti:今天,我们服务的各种市场,如运输和汽车。我们也服务企业存储和工业应用。

SE: MRAM是如何工作的呢?

LoPresti:我们用磁学或电子自旋的操纵控制的电阻,这允许我们项目1和0。

SE:有不同类型的MRAM,对吧?

LoPresti:MRAM是基本的类别。MRAM下,有各种类型的方法实现MRAM一点。我们的第一代产品,我们有出货超过7000万台,目标是SRAM密度空间。它的密度是128 - kbits 16-Mbits。第一代技术被称为MRAM切换。它被称为field-switched MRAM。这意味着你使用创建一个磁场,芯片的实际变化的阻力位从一个状态到另一个地方。

图1:切换MRAM技术。来源:Everspin

SE: Everspin和其他正在开发一种更高级版本称为旋转扭矩MRAM (ST-MRAM或STT-MRAM)。这是如何工作的呢?

LoPresti:不是使用一个字段开关,我们使用一个自旋极化电流,你抬高或压低。取决于当前的方向,可以翻转自旋的电子从一个方向到另一端,从而改变磁极性和阻力位。在旋转扭矩MRAM类别,至少有两个口味。一个叫做平面,这意味着电子自旋的水平或在平面上。这是我们第一次旋转扭矩的部分,我们介绍了前一段时间。这是一个速度达每秒64 mb的网络DDR3的部分。这是一个90纳米工艺对200毫米晶圆。

SE:现在,Everspin和其他人都在关注另一个版本称为垂直ST-MRAM或STT-MRAM。这是如何工作的呢?

LoPresti:这基本上是相同类型的概念。而是电子旋转的水平和变化的平面,它改变垂直于这个平面。垂直旋转扭矩MRAM的优势提供较低的开关电流允许我们做出更小的部分,利用更小的晶体管,减少权力,增加部分的密度。我们已经成功地实现了垂直旋转扭矩与我们最近的速度达每秒256 mb的网络DDR3部分,我们3月投入生产。这是第一个生产芯片的GlobalFoundries的生产线。这是一个伙伴关系早在2014年就宣布与GlobalFoundries 300毫米。这是一个40 nm制程。

图2:旋转扭矩MRAM技术。来源:Everspin

从Everspin SE:什么是最新的吗?

LoPresti:我们已经宣布了另一个垂直部分,这是一个千兆DDR4。再一次,这是使用GlobalFoundries,但这一次它在28 nm。

SE:为什么搬到300毫米?

LoPresti:我们意识到旋转扭矩的潜力推动人口密度较高的地区,让我们陷入持续的DRAM。那些部分需要建立在300 mm晶圆。你需要过程节点不存在的200毫米晶圆。

GlobalFoundries SE:最近,三星,台积电和联华电子分别宣布计划开发和为客户提供嵌入式STT-MRAM。为什么他们跳到技术?

LoPresti:MRAM有一个有趣的铸造市场中获益。这是一个很好的替代项目,他们的嵌入式内存SoC客户想要和尝试做sub-28nm过程中节点。特别是,您可以配置操作MRAM像嵌入式闪存IP核心,或者您可以配置它看起来像嵌入式DRAM。或者你可以配置它看起来像嵌入式SRAM。

SE: Everspin GlobalFoundries的代工伙伴。Everspin也为嵌入式MRAM技术授权给GlobalFoundries,对吧?

LoPresti:GlobalFoundries快速捕获的概念。他们意识到嵌入式flash可能让他们通过28 nm。但它变得极具挑战性,在较小的节点和更具挑战性耗竭SOI的过程。我们授权给GlobalFoundries。他们可以部署技术在嵌入式内存空间。与此同时,他们把它放在一个生产线。我们开始使用,生产部分。然后,2016年9月,GlobalFoundries宣布他们推出嵌入式MRAM的22纳米FD-SOI过程。他们正在考虑其他流程节点。他们有12海里FD-SOI,他们计划在未来,也许他们7或14 nm finFET的过程。

SE:针对其旋转扭矩Everspin MRAM设备市场?

LoPresti:他们已经优化,专门针对服务写缓存和写缓冲区企业级ssd和RAID系统。ssd和突袭写高速缓存。在这两种情况下为企业世界,他们对权力的需要写保护失败。

SE:对于这些应用程序,一些使用DRAM。为写高速缓存应用ST-MRAM解决什么问题?

LoPresti:带宽和延迟,你使用DRAM。问题是,DRAM是不稳定的。所以如果是写保护缓存和他们使用DRAM,然后他们必须连接到另一个电源,以确保有足够的能量在系统或卡。这是确保任何数据在飞行中是保护在某种非易失性内存中。换句话说,它必须得到滚蛋的DRAM也许NAND的银行。或者,它必须得到最后的媒体,最终可能是固态硬盘或硬盘。这就是我们的目标在256 -兆比特和1 gbit使用ST-MRAM部件。我们提供类似的DRAM的延迟。我们提供相同的bandwidth-DDR3或DDR4-on部分。然而,一旦数据被写入我们的部分,你不再需要连接到超级电容器或电池因为它们非易失性。 You no longer need to have a power fail safe system set up, or have charging circuits, or have scram-mode programed into your firmware. It’s quite simple. You write into the MRAM. The power goes out and the MRAM is going to have it. So when the power goes up, you can write it to the media. It simplifies the system and eliminates components that tend to be a cost-of-ownership problem or a reliability issue. It frees up space in the drives or a RAID system.

SE:所以Everspin ST-MRAM目标在许多所谓的持久记忆市场,对吗?

LoPresti:我们相信MRAM很解决持久DRAM中不可动摇的地位。特别是,这是为这些高速非易失性缓存所需的高性能系统。

SE:让我们来谈谈记忆的风景。这个行业不仅致力于STT-MRAM,也是3 d XPoint,弗拉姆号、相变、ReRAM甚至碳纳米管公羊。这将如何上演?

LoPresti:这些记忆中的每一个都有不同的优势和力量。我不相信一个普遍的记忆,一段记忆可以解决所有问题。未来的存储系统和计算产品,一般来说,会有各种内存技术,为不同的目的。

SE:传统的记忆呢?

LoPresti:内存技术已经不是真正的进化非常令人兴奋的20到30年以上。你已经DRAM, SRAM和NAND。最大的故事都已经降低cost-per-bit和更高的密度。

SE:在一段时间内,Everspin唯一一家航运独立MRAM部分。有改变吗?

LoPresti:据我们所知,我们是唯一MRAM产品运输。我知道有小公司或私人追求MRAM的初创公司。但是我最近都没见过他们,我也不知道任何的航运。更重要的是,我不认为任何的生产工厂合作伙伴与材料供应结束客户如果他们有一个产品。

发展MRAM SE:有很多挑战,对吧?

LoPresti:如果MRAM很简单,每个人都会这样做。这不是简单的。也不是简单的去做电阻随机存取存储器或者一些其他的东西。他们都是具有挑战性的。

SE:把其他供应商开发MRAM那么久?

LoPresti:很难解释为什么有些落后。我们有很多历史,IP和经验。我们已经进入生产线。这使我们处于有利地位。

SE:你能规模ST-MRAM多远?

LoPresti:我们生产的产品在90 nm和40 nm)。我们在抽样28 nm。我们的合作伙伴,在22纳米GlobalFoundries,计划部署它。他们还认为他们有足够的信心在这个技术可能是一个解决方案的12海里,14和7 nm产品。当然,当你去这些几何图形时,你有更多的挑战,你需要克服。MRAM技术本身,实在是没有什么说你不能做一个7海里的解决方案。

SE: ST-MRAM会完全取代DRAM吗?

LoPresti:我不知道DRAM将持续规模和提供cost-per-bit好处,它能够实现在过去的10年。工程师将找到一种方法把产品做的更好。我们看到的是时间来提高他们花更长的时间和成本没有迅速下降。这是一个更复杂的过程。在某个时间点上,这当然是可能的,另一个像MRAM技术可以取代它。但是有很多之间可能发生。

SE:从Everspin 1 gbit芯片后是什么?

LoPresti:我们还没有公开宣布我们的路线图1 gigabit之外。

SE: ST-MRAM新兴应用程序是什么?

LoPresti:我们正在探索更高密度的部分。我们也在探索解决特定应用程序的部分。似乎感兴趣的一个领域是汽车,例如ADAS系统。我们也有人工智能和深入学习。

SE:旋转扭矩MRAM的成本呢?

LoPresti:我们提供每增加密度,有cost-per-bit改进。我们不一定说如果我们或我们不会达到平价与另一个技术。这不是我们的目标。我们设计的部分添加价值。我们并不认为这些产品应该在平价商品记忆。我不会说有一个溢价。它有自己的曲线,就像当NAND介绍的时候有自己的曲线。我们也知道,较高的密度和较低的cost-per-bit驱动解决更多的市场机会。

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