在今年即將於美國加州舉行的國際電子元件會議(IEDM)上,來自三星(Samsung)、東芝(Toshiba)、海力士(SK Hynix)等公司的研究團隊預計將發表多項有關磁阻式隨機存取記憶體(MRAM)的最新發展。

此外,三星的研發團隊以及旗下LSI業務部門顯然也將再次發表其致力於開發MEMS的最新成果。

三星將分別透過口頭簡報以及海報展示雙管齊下的方式,介紹在28nm CMOS邏輯製造製程中嵌入8Mbit自旋傳輸(STT) MRAM等主題。在該公司發表的論文主題中,研究人員們將這種電路形容為具有「高度功能性且十分可靠」。在其摘要中並補充:該公司採用包括創新整合、材料堆疊與圖案化技術等途徑,成功地將垂直式磁穿隧接面(pMTJ)記憶體單元陣列嵌入於銅金屬後端,而不至於發生開路故障,同時,磁性能也並未發生嚴重退化現象。

這種pMTJ記憶體單元採用氧化鎂/鈷鐵硼(MgO/CoFeB)堆疊,可在完全整合後達到180%的穿隧磁阻值。離子束蝕刻技術用於降低至低於1ppm的短路故障;有趣的是看到離子束蝕刻技術對於生產吞吐量的影響。此外,嵌入式MRAM巨集具有側面感應邊界限制,資訊儲存在攝氏85度下可保留達10年。

依據製造經濟來看,這可能是針對低功耗微控制器(MCU)和SoC進行選擇的過程,因為它們具有切換和保留資料的能力。

而從獨立式記憶體端來看,海力士與東芝的研發團隊預計將在IEDM上發表首款4Gbit STT-MRAM。其發展是根據面積為9F2的記憶體單元,十分接近於DRAM記憶體的尺寸。該設計針對高隧電阻比而最佳化其pMTJ,因而需要低開關電流。此外,研究團隊也將介紹克服與製程有關缺陷導致寫入錯誤的各種技術。

Everspin Technologies Inc.在今年的Electronica展示基於1Gbit pMTJ的MRAM。

此外,同樣值得注意的是,美國加州大學洛杉磯分校電子工程系教授Pedram Khalili-Amiri也是這款MRAM技術的共同作者。該主題並介紹電場控制MRAM與MRAM的電壓控制等。

Pedram Khalili-Amiri同時也是Inston公司的共同創辦人與技術長。Inston公司獲得了兩筆小型企業創新研究(SBIR)的贊助;其一是在2013年獲得149,000美元,進行電場控制磁記憶元件的研究——其非揮發性記憶體位元的切換是由電壓(而非自旋極化電流或磁場)進行,用於極低能量耗散的應用。

這些記憶體元件將用於磁電隨機存取存記憶體(MeRAM),據稱將可提供明顯優於STT-MRAM的優勢、高達100倍的能量效率、高達10倍的密度,以及低於10nm的可擴展性。

其次是2014年的一筆749,000美元贊助經費,用於開發電場控制非揮發性磁記憶體晶片與陣列的原型。

編譯:Susan Hong

(參考原文:IEDM: Magnetic RAM debuts as 28nm embedded NVM,by Peter Clarke)