新一代STT-MRAM容量達(dá)Gb水準(zhǔn)

　　被視為次世代存儲(chǔ)器技術(shù)之一的自旋力矩傳輸存儲(chǔ)器(STT-MRAM)，在2016年12月舉辦的國際電子零組件會(huì)議(International Electron Devices Meeting;IEDM)中公開了若干突破性研究成果，最值得注意的是推出了容量超過1Gb的產(chǎn)品，以及將STT-MRAM嵌入CMOS邏輯芯片的技術(shù)實(shí)證。

　　MRAM算是次世代非揮發(fā)性存儲(chǔ)器科技中出現(xiàn)較早的一種，其記憶單元以磁隧結(jié)(MTJ)組成，由于占用體積大與耗電量高，最大容量約16Mb，僅適用于若干特殊需求;MTJ水平排列的iSTT-MRAM雖然成功縮小化，記憶密度還是偏低，最大容量?jī)H256Mb。

　　直到較新的pSTT-MRAM出現(xiàn)，MTJ改用垂直排列，才能進(jìn)一步擴(kuò)大記憶密度，韓國存儲(chǔ)器大廠SK海力士(SK Hynix)與東芝(Toshiba)從2011年起合作，到2016年成功推出目前容量最大的STT-MRAM，記憶容量達(dá)4Gb，雖然詳細(xì)數(shù)據(jù)并未公布，不過報(bào)導(dǎo)推算記憶密度與DRAM相當(dāng)。

　　不過，存儲(chǔ)器技術(shù)要求的不只有記憶容量與密度，使用壽命與容錯(cuò)能力等數(shù)據(jù)也很重要，GlobalFoundries與Everspin Technologies合作，對(duì)已上市的256Mb容量pSTT-MRAM進(jìn)行測(cè)試，可在攝氏100度環(huán)境下保存數(shù)據(jù)10年以上，重復(fù)讀寫1億次也沒有明顯劣化問題，顯示pSTT-MRAM技術(shù)已達(dá)成熟階段。

　　但以目前的容量而言，STT-MRAM容量仍小，離取代一般存儲(chǔ)器還有一段路要走，另一種比較可行的應(yīng)用，是把STT-MRAM嵌入其他系統(tǒng)芯片，目前已有SRAM嵌入邏輯芯片的技術(shù)，而STT-MRAM記憶密度比SRAM更高，有助于提高邏輯芯片內(nèi)的記憶容量。

　　在IDEM 2016中，關(guān)于STT-MRAM嵌入系統(tǒng)芯片的應(yīng)用，一個(gè)是高通(Qualcomm)與應(yīng)用材料(Applied Materials)的合作，制造1Gb大容量的嵌入測(cè)試，另一個(gè)則是三星電子(Samsung Electronics)的28納米制程8Mb容量嵌入STT-MRAM的研發(fā)。

　　高通的發(fā)表中指出相當(dāng)有趣的一點(diǎn)，就是在嵌入式設(shè)計(jì)中，由于重復(fù)讀寫次數(shù)減少，在同樣的可靠性要求下，一般RAM須要求到10的15次方次讀寫，STT-MRAM只要能保證10的10~12次方次讀寫，就可滿足需求。

　　而三星的28納米加工技術(shù)是目前最精密的STT-MRAM制程，為在CMOS邏輯芯片中加入STT-MRAM，由于有些程序與CMOS邏輯電路制程重疊，只要增加3道光罩就可以有效嵌入STT-MRAM，意味有可能低成本制出內(nèi)嵌STT-MRAM的邏輯芯片。

　　接下來STT-MRAM的商業(yè)發(fā)展，將先從大容量產(chǎn)品開始，抑或在嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)上普及，有待持續(xù)觀察。