MCU作為一款需要集成CPU、SRAM、非易失性存儲(chǔ)器，以及專用外設(shè)的芯片，最常見(jiàn)的存儲(chǔ)器形式主要包括了 eDRAM 、SRAM 易失性存儲(chǔ)器、閃存、EEPROM 非易失性存儲(chǔ)器，這其中集成式閃存是MCU的重要特征。
 
在眾多新興存儲(chǔ)技術(shù)中，誰(shuí)會(huì)成為未來(lái)選擇？目前來(lái)看，PCM肯定走在了最前頭，畢竟集成PCM的MCU樣品已出貨，量產(chǎn)時(shí)間也指日可待，但需要注意的是，PCM并不是一個(gè)十全十美的選擇，它也有著一定的局限性。
 
英特爾3D XPoint內(nèi)存技術(shù)就是PCM的一種，由于所需要的掩膜版過(guò)多導(dǎo)致成本升高，并且制造難度也十分困難等原因，雖然這項(xiàng)技術(shù)在非易失存儲(chǔ)器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了革命性突破，但也沒(méi)逃過(guò)落魄的命運(yùn)。
 
另一邊，MRAM雖然性能較好，但臨界電流密度和功耗仍需進(jìn)一步降低。目前MRAM的存儲(chǔ)單元尺寸仍較大且不支持堆疊，工藝較為復(fù)雜，大規(guī)模制造難以保證均一性，存儲(chǔ)容量和良率爬坡緩慢。
 
在 5nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)引入 STT-MRAM 作為最后一級(jí) (L3) 緩存存儲(chǔ)器的可行性，但其實(shí)這項(xiàng)技術(shù)也被證明不足以將操作擴(kuò)展到更快、更低級(jí)別的緩存 (L1/L2)。一方面，與SRAM相比，STT-MRAM寫入過(guò)程仍然相對(duì)低效且耗時(shí)，對(duì)切換速度（不快于5ns）構(gòu)成了固有限制。另一方面，速度增益將需要增加流過(guò) MTJ 的電流，從而流過(guò)薄的電介質(zhì)屏障，因此每一次的讀寫都會(huì)造成絕緣層的小破壞，久而久之也會(huì)降低設(shè)備的耐用性，顯然對(duì)于需要亞納秒切換速度的L1/L2 緩存操作來(lái)說(shuō)，STT-MRAM并不是一個(gè)良配。
 
至于RRAM，它的缺點(diǎn)也很明顯，最大的缺點(diǎn)就是嚴(yán)重的器件級(jí)變化性。器件級(jí)變化性直接關(guān)乎芯片的可靠性，但由于RRAM器件狀態(tài)的轉(zhuǎn)變需要透過(guò)給兩端電極施加電壓來(lái)控制氧離子在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的漂移和在熱驅(qū)動(dòng)下的擴(kuò)散兩方面的運(yùn)動(dòng)，使得導(dǎo)電絲的三維形貌難以調(diào)控，再加上噪聲的影響，因此容易造成器件級(jí)變化性。
 
此外，雖然RRAM陣列擁有兩種機(jī)構(gòu)，但是1T1R結(jié)構(gòu)的RRAM總芯片面積取決于晶體管占用的面積，因此存儲(chǔ)密度較低；而Crossbar結(jié)構(gòu)的RRAM雖然存儲(chǔ)密度較高，但存在互連線上的電壓降和潛行電流路徑，造成讀寫性能下降，能耗上升以及寫干擾等問(wèn)題。
 
總而言之，每種存儲(chǔ)技術(shù)都各有優(yōu)缺點(diǎn)，并沒(méi)有完美的存在。MCU廠商如何進(jìn)行取舍？如何盡可能針對(duì)弱項(xiàng)研發(fā)出新技術(shù)？又如何針對(duì)新興技術(shù)研發(fā)出所需的新設(shè)備、新材料？這些都是不容忽視、且需要考慮的問(wèn)題，但有一點(diǎn)可以確認(rèn)，那就是哪怕是MCU廠商，也必須密切關(guān)注新興存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和態(tài)勢(shì)，否則將會(huì)被競(jìng)爭(zhēng)者拋在身后。


本文關(guān)鍵詞：SRAM,MRAM,MCU

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