全球两大半导体巨擘——英特尔(Intel)、三星(Samsung)在上周举办的第64届国际电子组件会议(IEDM)上,发表嵌入式MRAM在逻辑芯片制造工艺的新技术。

英特尔介绍整合于其22FFL工艺的自旋转移力矩(STT)-MRAM非挥发内存之关键特性,并指称这是“首款基于FinFET的MRAM技术”。英特尔表示该技术目前已经“生产就绪”(production-ready),但并没透露有哪一家代工厂采用这一工艺;不过,根据多个消息来源显示,该技术已经用于目前出货中的产品了。

同时,三星(Samsung)介绍在其28nm FDSOI工艺制造的STT-MRAM。从可扩展性、形状可调整以及磁可扩展性方面来看,STT-MRAM被视为是目前最佳的MRAM技术。

MRAM技术自1990年代起开始发展,但尚未取得广泛的商业成功。三星研发中心首席工程师Yoon Jong Song说:“我认为现在是展示MRAM可制造和商业化成果的时候了!”Song同时也是该公司在IEDM发表论文的主要作者。

随着业界持续迈向更小技术节点,DRAM和NAND闪存(flash)正面对着严苛的微缩挑战,MRAM因而被视为有望取代这些内存芯片的备选独立式组件。此外,这种非挥发性内存由于具备快速读/写时间、高耐受度以及强劲的保留能力,也被视为极具吸引力的嵌入式技,适用于取代Flash和嵌入式SRAM。嵌入式MRAM被视为特别适用于像物联网(IoT)设备之类的应用。
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电子显微镜影像显示MTJ数组的横截面,该数组嵌入于英特尔22nm FinFET逻辑工艺中的Metal 2和Metal 4之间(来源:IEDM/Intel)

自去年以来,格芯科技(Globalfoundries)一直在供应采用其22FDX 22-nm FD-SOI工艺的嵌入式MRAM。但Objective Analysis首席分析师Jim Handy表示,他并未注意到有任何采用Globalfoundries嵌入式MRAM技术的任何商业化产品推出。

他说:“没有人采用的原因在于他们还必须为其添加新材料。”

但随着制造成本降低以及其他内存技术面对微缩挑战,嵌入式MRAM越来越受青睐。Handy说:“重要的是,随着新的工艺技术进展,SRAM内存单元的尺寸并不会随着其后的先进工艺而缩小,因此,MRAM将会变得越来越有吸引力。”

英特尔在IEDM发表的论文中表示,其嵌入式MRAM技术在摄氏200°温度下可实现10年的数据保留能力,耐受度超过106个开关周期。该技术使用216×225 mm 1T-1R内存单元。

同时,三星称其8Mb MRAM的耐受度为106个周期,同样支持10年的保留能力。

Song表示,三星的技术一开始将先针对物联网(IoT)应用,并将在提高可靠性之后,陆续导入汽车和工业应用。“我们已成功将该技术从实验室转移到晶圆厂,预计在不久的将来上市。”