IBM的STT-MRAM技術已經接近突破點，離成功不遠了
科技產業資訊室 (iKnow) - Kyle 發表於 2021年3月22日
圖、MRAM應用領域
由於，關鍵的磁性穿隧結（MTJ）設計和周圍電路，都會對器件特性產生影響，因此，設計人員必須先在想進入的目標市場上，針對讀寫速度、數據保留和耐用性的需求上找到一個平衡點，然後做出最佳的設計。
IBM正在開發一種稱為“STT-MRAM（Spin-Transfer-Torque MRAM）”的技術。目前來說，IBM認為STT-MRAM可以針對四個不同的應用領域發展，不過，其中最困難的領域尚未實現。
第一個應用領域是最容易實現的獨立記憶體領域。
其可以替代需要電池供電的SRAM和DRAM以及當成硬碟的緩衝記憶體，不過，這屬於利基應用。未來如果能夠全面取代DRAM，才是重點。
第一個應用，是進入嵌入式記憶體領域，用於系統單晶片之上（SoC）。
在這一市場，MRAM可以取代了嵌入式NOR快閃記憶體，主要用於代碼儲存。但是MRAM永遠不會取代NAND快閃記憶體的地位。主要挑戰是與CMOS進行整合之成本。三星已經在該市場上製造了28奈米絕緣體上矽（SOI）生產線上的STT-MRAM。
另外兩個應用領域都是以取代SRAM為目標，但是方式不同。
第一個用於可能依靠電池運行的小型可攜式裝置，例如：物聯網（IoT）、穿戴式裝置等。其好處是採用MRAM的功耗低，且搭配更簡單的單一記憶體系統。
最終的應用領域，目前尚未實現，主要是希望能夠生產出大量廉價的非揮發性MRAM代替最後一級用於高性能運算與人工智慧之緩衝記憶體，這將是商機最大的一塊。IBM認為要實現這一夢想，可能還需要幾年的時間，因此IBM將達到這一目標當成該產品的『聖杯』。
到目前為止，Everspin Technologies已生產出STT-MRAM並進入高階超信賴緩衝記憶體市場領域。至於IBM的FlashCore模組，亦是使用STT-MRAM技術，但是其卻瞄準最後一級的高階緩衝記憶體市場。為了達到這一市場標準，IBM必須將讀寫時間從30-70ns縮短至2ns。而且，STT-MRAM的耐用性需要從目前的1010次寫入提高到幾乎無限的數據保留。
IBM Research於2020年已經解決了四個挑戰，分別是
- 切換狀態所需的時間必須在2-3ns範圍內。
- 切換必須可靠，寫入錯誤率應低至1e-9。
- 開關電壓分佈必須在狹窄的範圍內，以實現一致的操作。
- 必須在5或7奈米的微處理器中，可以進行製造流程。
現今只有一個問題尚未解決，那就是切換狀態所需的電流必須減少約50%。一旦達成，將對STT-MRAM來說，是一項新革命的開始。（750字）
參考資料：
MRAM Evolves In Multiple Directions. Semiconductor Engineering, 2021/3/11
IBM Nears Breakthrough In New Memory Class. Forbes, 2021/3/10
相關文章：
1. IBM開發新處理器 結合運算和記憶體於單一晶片
2. 隨著AI與IoT崛起，MRAM記憶體成為未來之星
3. MRAM下世代明星產品 加速商業化進程
4. 邊緣AI驅動記憶體產業新商機
5. 四種儲存技術下世代明星
6. 新需求爆發、記憶體動能強
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
【聲明】
1.科技產業資訊室刊載此文不代表同意其說法或描述，僅為提供更多訊息，也不構成任何投資建議。
2.著作權所有，非經本網站書面授權同意不得將本文以任何形式修改、複製、儲存、傳播或轉載，本中心保留一切法律追訴權利。
|