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STT的PSC技術(shù)推進(jìn)STT-MRAM容量的大幅度提升

2018-05-22 14:29:06



在過(guò)去十年里,內(nèi)存基本上占據(jù)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和系統(tǒng)技術(shù),但是在性能,功率及使用壽命上內(nèi)存也面臨著比較嚴(yán)肅的問(wèn)題,而且內(nèi)存并不能隨著容量的增加而不斷的縮小工藝尺寸,導(dǎo)致廠商不得采用大尺寸的3D制造。而MRAM技術(shù)卻是啟動(dòng)行業(yè)內(nèi)對(duì)新的發(fā)展新的啟發(fā),行業(yè)內(nèi)開(kāi)始有廠商在嘗試為靜態(tài)RAM (SRAM)以及DRAM創(chuàng)建可行的替代方案。

MRAM是一種屬于非易失性存儲(chǔ)器技術(shù),通過(guò)磁存儲(chǔ)元件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這些元件是兩個(gè)鐵磁板或電極,它們可以維持一個(gè)磁場(chǎng),并且由非磁性材料分開(kāi)……其中一個(gè)板塊的磁化強(qiáng)度是固定的(也就是一個(gè)“參考層”)……第二個(gè)板塊通常被稱為自由層,它的磁化方向可以由一個(gè)較小的磁場(chǎng)改變。

磁RAM,或稱MRAM,已經(jīng)投入生產(chǎn)了10年,主要用于嵌入式系統(tǒng)。通常,出于電力或耐久性的原因,閃存無(wú)法介入這一領(lǐng)域。其供應(yīng)商,如Everspin和Spin Transfer Technologies(以下簡(jiǎn)稱STT),一直致力于提高M(jìn)RAM的密度、性能和耐久性。
  
與閃存相比,MRAM有一些很大的優(yōu)勢(shì),包括:
  •低成本制造
  •制造工藝在28nm以下,不像閃存。
  •功耗更低,甚至比閃存低數(shù)百倍。
  •字節(jié)可尋址,如DRAM,不像閃存。

STT的PSC技術(shù)推進(jìn)STT-MRAM容量的大幅度提升  
  進(jìn)動(dòng)自旋流(PSC,PRECESSIONAL SPIN CURRENT)的物理實(shí)現(xiàn)是在垂直磁性隧道結(jié)(pMTJ)上的三層薄層。

這些薄的、獲得了專利的層對(duì)pMTJ的作用有四點(diǎn):
  •減少寫(xiě)入單元所需的電流。
  •在讀取時(shí)提高單元的數(shù)據(jù)保留度約10000x,減少讀取干擾問(wèn)題。
  •由于寫(xiě)入電流減少,PSC增加了100x到1000x的耐久度。
  •同時(shí),隨著特征尺寸的縮小,單元行為提高。
   
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(xiě)1億次也沒(méi)有明顯劣化問(wèn)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。

接下來(lái)STT-MRAM的商業(yè)發(fā)展,將先從大容量產(chǎn)品開(kāi)始,抑或在嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)上普及,,主要用于汽車(chē)、地理和其他困難環(huán)境的嵌入式應(yīng)用。在一個(gè)日益移動(dòng)化的世界,MRAM的廣泛應(yīng)用將是一個(gè)很好的結(jié)果。


本文關(guān)鍵詞:STT-MRAM
 
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