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來(lái)源：eettaiwan Globalfoundries在2017年VLSI-TSA研討會(huì)上發(fā)表論文，介紹如何解決eMRAM面臨的挑戰(zhàn)，使其更廣泛地適用于汽車(chē)MCU和SoC應(yīng)用。 繼幾家代工廠公開(kāi)宣布計(jì)劃在今年年底和2018年之前投產(chǎn)磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Magnetoresistive Random Access Memory；MRAM)后，最近一家代工廠描述了如何通過(guò)MRAM為嵌入式應(yīng)用大幅提升數(shù)據(jù)保存的能力。 在最近于日本舉行的“2017年國(guó)際超大集成電路(VLSI)技術(shù)、系統(tǒng)和應(yīng)用研討會(huì)”(VLSI-TSA)上，Globalfoundries在發(fā)表研究論文時(shí)討論了Everspin Technologies隨嵌入式MRAM (eMRAM)轉(zhuǎn)向22nm制程節(jié)點(diǎn)的進(jìn)展。 Globalfoundries嵌入式存儲(chǔ)器副總裁Dave Eggleston表示，文中強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)突破是eMRAM可在攝氏260度下經(jīng)由回流焊保存數(shù)據(jù)、持續(xù)十多年維持?jǐn)z氏125度，以及在攝氏125度具有卓越讀/寫(xiě)耐用性的能力。這將使eMRAM能夠用于通用微控制器(MCU)和汽車(chē)SoC。他說(shuō)：“磁性層一直缺乏熱穩(wěn)定度。因此，如果數(shù)據(jù)保存的問(wèn)題得以解決，就能開(kāi)啟更廣泛的市場(chǎng)。” Eggleston表示，雖然MRAM在先前的技術(shù)節(jié)點(diǎn)展現(xiàn)了非揮發(fā)性、高可靠性以及可制造性，但在微縮至2x nm節(jié)點(diǎn)以及相容嵌入式存儲(chǔ)器的后段制程(BEOL)溫度時(shí)開(kāi)始面臨挑戰(zhàn)。如文中所述，磁穿隧接面(magnetic tunnel junction；MTJ)堆疊和整合可在攝氏400度、60分鐘的MTJ圖案化熱預(yù)算時(shí)最佳化，并相容于CMOS BEOL制程。 Eggleston表示，三家主要的代工廠都推出了采用該技術(shù)的產(chǎn)品，客戶并選擇了Globalfoundries的制程開(kāi)發(fā)套件(PDK)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要的晶圓設(shè)備制造商從幾年前開(kāi)始投入這個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為它具有充份的商業(yè)潛力，因此該工具可用于MTJ的沉積與蝕刻。Eggleston說(shuō)：“他們已經(jīng)與像我們這樣的大型晶圓廠以及像Everspin等小型公司聯(lián)手，共同投資與開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。” 同時(shí)，MCU客戶開(kāi)始認(rèn)真地研究如何利用MRAM強(qiáng)化其架構(gòu)。Eggleston說(shuō)：“他們實(shí)現(xiàn)了更快的寫(xiě)入速度，也具有更高的耐用性。”這讓他們能在以往可能使用靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)的應(yīng)用開(kāi)始使用嵌入式MRAM。他并指出，以電路的簡(jiǎn)單性和制造成本來(lái)看，2x nm節(jié)點(diǎn)正是該技術(shù)的甜蜜點(diǎn)。 eMRAM的市場(chǎng)機(jī)會(huì)和其他新興與現(xiàn)有的存儲(chǔ)器技術(shù)并沒(méi)有太大的不同：新的大量市場(chǎng)包括移動(dòng)性、聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)以及汽車(chē)等。Eggleston指出，對(duì)于Globalfoundries來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)與汽車(chē)市場(chǎng)更重要。“我們?cè)?jīng)說(shuō)過(guò)這兩大市場(chǎng)在很大程度上是相同的，但作為一家代工廠，我們?cè)谄?chē)領(lǐng)取得了更大的成長(zhǎng)動(dòng)能。” 嵌入式快閃存儲(chǔ)器(eFlash)一直是目前普遍使用的嵌入式存儲(chǔ)器，但因應(yīng)市場(chǎng)需求存在多種新興的存儲(chǔ)器選擇。除了eMRAM以外，還有相變存儲(chǔ)器(PCM)、嵌入式電阻RAM(eRRAM)、碳納米管(CNT)和鐵電場(chǎng)效電晶體(FeFET)等。Eggleston指出，無(wú)論是哪一種選擇，都必須在數(shù)據(jù)保存、效率與速度方面權(quán)衡。CNT和FeFET均展現(xiàn)發(fā)展?jié)摿Γ�不夠成熟，而PCM則適用于特定應(yīng)用，而無(wú)法廣泛用于嵌入式應(yīng)用。 Eggleston說(shuō)：“MRAM和RRAM具有類似的功能，二者都是后段校準(zhǔn)的存儲(chǔ)器，因而能更易于落實(shí)于邏輯制程中。”可用的制程技術(shù)包括需要大型芯片、FD-SOI或FinFET的制程。他并表示，eFlash可內(nèi)建于芯片之中，但如果要建置于各種不同的技術(shù)中將更具挑戰(zhàn)性。 Eggleston說(shuō)，RRAM的堆疊更簡(jiǎn)單，因?yàn)樵陔姌O之間所需的材料較少。他說(shuō)：“而且它并不需要像MRAM一樣的設(shè)備投資。MRAM由于堆疊較復(fù)雜，確實(shí)需要一些資本設(shè)備投資。”然而，他指出，RRAM無(wú)法提供滿足更廣泛市場(chǎng)所要求的數(shù)據(jù)保存、速度以及耐用度等能力。 Eggleston說(shuō)，MRAM較RRAM勝出之處在于其多功能性，因?yàn)樗牟牧辖M成可在電極之間加以調(diào)整。“你可以為其進(jìn)行調(diào)整，使其具有更好的數(shù)據(jù)保存能力，或是支援更快的寫(xiě)入速度與耐用性。”他并補(bǔ)充說(shuō)，這種可調(diào)整的能力讓Globalfoundries能在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)跨足以往采用eFlash的領(lǐng)域，也可以調(diào)整其速度，使其得以作為非揮發(fā)性快取，用于伺服器處理器與儲(chǔ)存控制器中。 |
