全球兩大半導體巨擘——英特爾(Intel)、三星(Samsung)在上週舉辦的第64屆國際電子元件會議(IEDM)上,發表嵌入式MRAM在邏輯晶片製造製程的新技術。

英特爾介紹整合於其22FFL製程的自旋轉移力矩(STT)-MRAM非揮發記憶體之關鍵特性,並指稱這是「首款基於FinFET的MRAM技術」。英特爾表示該技術目前已經「生產就緒」(production-ready),但並沒透露有哪一家代工廠採用這一製程;不過,根據多個消息來源顯示,該技術已經用於目前出貨中的產品了。

同時,三星(Samsung)介紹在其28nm FDSOI製程製造的STT-MRAM。從可擴展性、形狀可調整以及磁可擴展性方面來看,STT-MRAM被視為是目前最佳的MRAM技術。

MRAM技術自1990年代起開始發展,但尚未取得廣泛的商業成功。三星研發中心首席工程師Yoon Jong Song說:「我認為現在是展示MRAM可製造和商業化成果的時候了!」Song同時也是該公司在IEDM發表論文的主要作者

隨著業界持續邁向更小技術節點,DRAM和NAND快閃記憶體(flash)正面對著嚴苛的微縮挑戰,MRAM因而被視為有望取代這些記憶體晶片的備選獨立式元件。此外,這種非揮發性記憶體由於具備快速讀/寫時間、高耐受度以及強勁的保留能力,也被視為極具吸引力的嵌入式技,適用於取代Flash和嵌入式SRAM。嵌入式MRAM被視為特別適用於像物聯網(IoT)裝置之類的應用。

MRAM body

電子顯微鏡影像顯示MTJ陣列的橫截面,該陣列嵌入於英特爾22nm FinFET邏輯製程中的Metal 2和Metal 4之間(來源:IEDM/Intel)

自去年以來,格芯科技(Globalfoundries)一直在供應採用其22FDX 22-nm FD-SOI製程的嵌入式MRAM。但Objective Analysis首席分析師Jim Handy表示,他並未注意到有任何採用Globalfoundries嵌入式MRAM技術的任何商業化產品推出。

他說:「沒有人採用的原因在於他們還必須為其添加新材料。」

但隨著製造成本降低以及其他記憶體技術面對微縮挑戰,嵌入式MRAM越來越受青睞。Handy說:「重要的是,隨著新的製程技術進展,SRAM記憶體單元的尺寸並不會隨著其後的先進製程而縮小,因此,MRAM將會變得越來越有吸引力。」

英特爾在IEDM發表的論文中表示,其嵌入式MRAM技術在攝氏200°溫度下可實現10年的資料保留能力,耐受度超過106個開關週期。該技術使用216×225 mm 1T-1R記憶體單元。

同時,三星稱其8Mb MRAM的耐受度為106個週期,同樣支援10年的保留能力。

Song表示,三星的技術一開始將先針對物聯網(IoT)應用,並將在提高可靠性之後,陸續導入汽車和工業應用。「我們已成功將該技術從實驗室轉移到晶圓廠,預計在不久的將來上市。」

編譯:Susan Hong

(參考原文:Intel, Samsung Describe Embedded MRAM Technologies,by Dylan McGrath)