MRAM在28nm CMOS制程處于領(lǐng)先位置

　　在28nm晶片制程節點(diǎn)的嵌入式非揮發(fā)性記憶體競賽上，自旋力矩轉移磁阻式隨機存取記憶體(STT-MRAM)正居于領(lǐng)先的位置。

　　比利時(shí)研究機構IMEC記憶體部門(mén)總監Arnaud Furnemont指出，雖然電阻式隨機存取記憶體(ReRAM)和相變記憶體(PCM)等其他類(lèi)型的記憶器也都有其支持者，但這些記憶體都存在著(zhù)微縮的問(wèn)題，而難以因應28nm CMOS制程的要求。

　　28nm平面CMOS節點(diǎn)可望具有更長(cháng)的壽命，以因應更多的“超越摩爾定律”(More-than-Moore)的發(fā)展，但要達到這一理想，必須選擇非揮發(fā)性記憶體，畢竟，快閃記憶體并不能有效地微縮。

　　目前有大量的材料系統正競相成為ReRAM的基礎，但其中大部份都是以導體交叉點(diǎn)的導電絲形成與斷裂為基礎。其中，至少在實(shí)現大型陣列以因應獨立式記憶體導線(xiàn)絲ReRAM無(wú)法微縮時(shí)可能就會(huì )出現問(wèn)題。Furnemont表示：“由于你總是使用單導線(xiàn)絲，而它需要大約100mA才足以實(shí)現穩定度。因此，當你微縮交叉點(diǎn)時(shí)，功耗并不會(huì )降低。”

　　雖然在材料系統之間的確切電流各不相同，然而，隨著(zhù)陣列尺寸增加，功耗也會(huì )隨著(zhù)陣列中的位元單位數增加而提高。

　　IMEC深入研究了氧化鉿和氧化鉭ReRAM。Furnemont指出，ReRAM可望在20nm實(shí)現，但由于無(wú)法微縮而需要進(jìn)行昂貴的工程，因而可能只適用于單一節點(diǎn)。“或許可用于嵌入式系統，但并不適用于獨立式記憶體，”Furnemont表示。

　　PCM則可作為仍圍繞原始導電絲周?chē)纬傻挠洃涹w替代方案，但這涉及了材料體積的熱導相變。材料體積的大小與電流似乎可微縮使其成為更有發(fā)展前景的選項;Furnemont甚至認為它有機會(huì )微縮至10nm。

　　Furnemont更看好MRAM在28nm上的應用，一部份原因在其其更具有經(jīng)濟效益;因為它可以只多用3個(gè)光罩來(lái)實(shí)現。此外，它還相容于CMOS電壓機制，而且不需要任何的電荷泵。

　　雖然MRAM基本上可在線(xiàn)路的后端加以打造，但必須透過(guò)電晶體驅動(dòng)，使其能以“自由區域”(area-free)加以建置。

　　“Everspin目前正出貨平面STT-MRAM。而接下來(lái)將會(huì )朝向垂直記憶體的發(fā)展趨勢，”Furnemont表示。Globalfoundries目前正為Everspin進(jìn)行代工。