STT-MRAM正在多個(gè)市場(chǎng)獲得發(fā)展勢(shì)頭。“現(xiàn)在有兩個(gè)用例。第一個(gè)是替代嵌入式閃存。另一個(gè)是會(huì)替代嵌入式 SRAM，這個(gè)用例更難一點(diǎn)。”Lam 的 Lill 說(shuō)，“目前行業(yè)的共識(shí)是 認(rèn)為STT-MRAM 是一種很好的嵌入式解決方案。相變和 ReRAM 可以成為單獨(dú)的器件，ReRAM 也可以做嵌入式。”
多年以來(lái)，行業(yè)一直在探索能否將 STT-MRAM 發(fā)展成 DRAM 的一種替代技術(shù)。但目前這方面的努力仍處于研發(fā)階段。
不管應(yīng)用領(lǐng)域如何，要讓這項(xiàng)技術(shù)更加主流，半導(dǎo)體行業(yè)還面臨著一些困難。比如在汽車應(yīng)用上，STT-MRAM 仍然需要證明自己能夠滿足高溫環(huán)境中嚴(yán)格的可靠性和數(shù)據(jù)存留要求。
“設(shè)計(jì)和開發(fā)基本的 STT-MRAM 內(nèi)存技術(shù)就花了許多年時(shí)間，” Web-Feet 的 Niebel 說(shuō)，“開發(fā)一種新的 NVM 技術(shù)并將其投入生產(chǎn)需要至少 7 年時(shí)間，然后還需要另外 5 到 7 年才能將其整合進(jìn)客戶的產(chǎn)品周期中。”
因?yàn)檫@部分原因，Everspin 的 STT-MRAM 的目標(biāo)定位是用于 SSD 和 RAID 系統(tǒng)中的寫緩存應(yīng)用。傳統(tǒng)上，SSD 使用基于 DRAM 的緩沖區(qū)來(lái)幫助系統(tǒng)加速。但如果系統(tǒng)失去電源，數(shù)據(jù)就將面臨風(fēng)險(xiǎn)。所以，SSD 還要集成電容器，但這會(huì)增加系統(tǒng)的成本。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在 SSD 的寫緩沖區(qū)使用 STT-MRAM。Everspin 的 LoPresti 說(shuō)：“一旦數(shù)據(jù)寫入到了我們的部件中，因?yàn)樗鼈兪欠且资У?，所以你就無(wú)需再連接超級(jí)電容或電池。”
嵌入式內(nèi)存市場(chǎng)也在持續(xù)升溫，尤其是 MCU 方面。一般來(lái)說(shuō)，MCU 會(huì)在同一塊芯片上集成多種組件，比如 CPU、SRAM、嵌入式內(nèi)存和外設(shè)。NOR 閃存等嵌入式內(nèi)存則被用于存儲(chǔ)代碼或其它功能。
MCU 正在從 40nm 節(jié)點(diǎn)向 28nm 節(jié)點(diǎn)遷移，NOR 也遵循同樣的遷移路線。但在 20 幾納米節(jié)點(diǎn)，NOR 會(huì)開始遇到寫入速度慢和耐久性的問(wèn)題。它的成本也會(huì)更高，因?yàn)樾枰嘌谀２襟E。
28nm 節(jié)點(diǎn)之后，NOR 難以擴(kuò)展。聯(lián)電的 Sheu 說(shuō)：“所以人們?cè)趯ふ姨娲桨浮＿@就是這段時(shí)間嵌入式內(nèi)存得到很大關(guān)注的原因。”
使用新的內(nèi)存類型替代 NOR 并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單任務(wù)。Sheu 說(shuō)：“這些參與競(jìng)爭(zhēng)的全新內(nèi)存類型要得到更廣泛的采用，需要滿足性能、可靠性、密度和成本這些關(guān)鍵要求。”
那這都會(huì)怎樣發(fā)展呢？“我們繼續(xù)預(yù)期 28nm 將會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的節(jié)點(diǎn)。”他說(shuō)，“28nm 節(jié)點(diǎn)已有的浮動(dòng)?xùn)艠O技術(shù)已經(jīng)證明在這一領(lǐng)域效果非常好。性能、耐久性和成本上的優(yōu)勢(shì)讓傳統(tǒng)的 eNVM 成為了一種多用途解決方案。隨著技術(shù)的成熟，它有望主導(dǎo)多種應(yīng)用領(lǐng)域，比如未來(lái)幾年的物聯(lián)網(wǎng)、汽車和移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域。”
其他人同意這個(gè)觀點(diǎn)。 GlobalFoundries 的 Eggleston 說(shuō)：“嵌入式閃存還將繼續(xù)存在很長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)于那些不想改變的保守客戶，他們將繼續(xù)要求代工廠在擴(kuò)展到更低的幾何尺寸時(shí)提供嵌入式閃存。”
但是目前 STT-MRAM 似乎已經(jīng)為 20 幾納米節(jié)點(diǎn)的嵌入式市場(chǎng)做好了準(zhǔn)備。其它的內(nèi)存類型還卡在研發(fā)階段。“對(duì)于嵌入式，我們看到了對(duì)速度的需求。”Eggleston 說(shuō)，“MRAM 可以提供很好的耐久性和很高的寫入速度，寫入能耗也很低。MRAM 所帶來(lái)的成本增長(zhǎng)與嵌入式閃存一樣或還稍微少一點(diǎn)。”
在最近一篇論文中，GlobalFoundries 透露已經(jīng)在一種 40 Mb 陣列中演示了 STT-MRAM 技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)有很低的誤碼率和 125 攝氏度下 10 年的數(shù)據(jù)存留時(shí)間，并且耐久性擴(kuò)展到了大約 107 個(gè)周期。
根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)，嵌入式 MRAM 即使對(duì)更嚴(yán)格的應(yīng)用來(lái)說(shuō)也堪稱完美。他說(shuō)：“嵌入式閃存將繼續(xù)用于汽車應(yīng)用，但在一些應(yīng)用中，甚至是汽車應(yīng)用中，eMRAM 可以替代。”
在另一個(gè)應(yīng)用案例中，MCU 可以集成嵌入式 STT-MRAM 和 SRAM。MRAM 可以在代碼存儲(chǔ)上替代嵌入式閃存。
嵌入式 STT-MRAM 也可以承擔(dān)一些基于 SRAM 的緩存功能，從而節(jié)省空間和成本。他說(shuō)：“你不能擺脫 SRAM，但你可以減少板上 SRAM 的量。SRAM 和 eMRAM 可以一起工作。”
未來(lái)發(fā)展如何？
隨著 STT-MRAM 的不斷發(fā)展，行業(yè)也在研發(fā)更具未來(lái)感的 MRAM 技術(shù)。其中一種技術(shù)是自旋軌道轉(zhuǎn)矩（spin orbit torque/SOT）MRAM，有望替代基于 SRAM 的緩存。
“有證據(jù)證明它們有更低的開關(guān)電流、更好的數(shù)據(jù)保存能力和更快的速度等優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然，現(xiàn)在這個(gè)研究還處于一個(gè)相當(dāng)早的一個(gè)階段。”Everspin的LoPresti說(shuō)。
關(guān)鍵詞：
STT-MRAM
上一篇：
生產(chǎn)STT-MRAM難度大
宇芯有限公司自成立以來(lái)，我們專注于代理國(guó)內(nèi)外各大知名品牌的半導(dǎo)體元器件，代理品牌有NETSOL、JSC、everspin、來(lái)?xiàng)頛yontek、ISSI、CYPRESS等多個(gè)品牌總代理資質(zhì)，主要產(chǎn)品線為sram、mram、psram等其他存儲(chǔ)器芯片，致力于為客戶提供具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品，是一家專業(yè)提供存儲(chǔ)方案解決商。
