您的位置 首页 硬件

STT-MRAM存储技能详解

存储器是当今每一个计算机系统、存储方案和移动设备都使用的关键部件之一。存储器的性能、可扩展性,可靠性和成本是决定推向市场的每个系统产品经济上成功或失败的主要标准。目前,几乎所有产品都使用一种或组合使用

存储器是当今每一个计算机体系、存储计划和移动设备都运用的要害部件之一。存储器的功能、可扩展性,牢靠性和本钱是决议推向商场的每个体系产品经济上成功或失利的首要规范。

现在,简直一切产品都运用一种或组合运用若干种根据电荷存储的易失性存储器DRAM和SRAM,以及非易失性存储器NOR和NAND闪存。现有的这些存储器具有明显优势,导致其在曩昔30年占居商场主导地位。但因为体系一向在寻求更快、更小、更牢靠、更廉价,以在未来五到十年间进行有力竞赛,所以上述存储器的缺乏,也给其未来蒙上暗影。

有新的突破性技能以挑战者姿势进入商场,特别是比如电阻式RAM(RRAM)和相变RAM(PCRAM)等非易失性存储器(NVM),它们许诺供给高功能、低功耗、以及无限的运用寿命。磁RAM(MRAM)也是这些新式技能之一。

需求留意的是,MRAM并非初来乍到,其在25年曾经,就已在职业会议上初次露脸。因其与根据电荷存储的存储器是如此截然不同,其时曾令人激动万分。现在,已有几种不同类型的MRAM在运用,其间包含场开关和热辅佐MRAM。一切这些技能都具有明显的优异特性,从而使MRAM可用于各种不同的特别运用。

但自旋搬运力矩(STT)MRAM十分合适许多干流运用,特别是作为存储技能,因为它既有DRAM和SRAM的高功能,又有闪存的低功耗和低本钱,且其可采用10nm工艺制作;别的,还可沿袭现有的CMOS制作技能和工艺。因它对错易失性的,所以当电源掉电或完全封闭时,STT-MRAM将能无限期地保存数据。

不同于万众瞩目的新秀RRAM,MRAM作为存储器材的根本物理原理已广为人知。

就MRAM来说,其存储单元由一个磁地道结(MTJ)构成,多年来。MTJ一向被广泛用作硬盘驱动器的读出面。前期的MRAM器材运用平面内MTJ(iMTJ),其间磁矩(具有起伏和方向的向量)平行于衬底的硅外表(图1)。

1.jpg

图1:内嵌式MTJ框图。

现在有了另一种、更优化的MTJ版别——笔直MTJ(pMTJ),其磁矩笔直于硅衬底外表(图2)。

2.jpg

图2:笔直MTJ图。

虽然根据iMTJ的STT-MRAM用90nm以下工艺节点完结还不甚老练,且在200mm晶圆也无本钱竞赛力,但根据pMTJ的STT-MRAM在可制作性方面展现出极大优势,可延伸至10nm以下工艺完结。在本钱方面,它有望与比如DRAM等其它存储器技能一争高低。在未来几年,因为STT-MRAM的这种可扩展性,它将在低和中密度运用中代替DRAM和闪存。

STT-MRAM制作

在典型的STT-MRAM整合工艺中,MTJ夹在两个金属层之间所以需求两个额定掩膜。而前期的工艺依靠为硬盘驱动器(HDD)工业设计的东西,近年来,半导体制作职业界的大型设备东西厂商一向在开发300mm晶圆出产所需的要害的堆积和蚀刻东西。因而,现在以40nm以下工艺制作大容量300mm STT-MRAM晶圆的生态体系业已就位。

STT-MRAM的一个要害特别是它运用规范的CMOS晶体管,并且MTJ处理是在出产线后端(BEOL)完结的。这使得制作进程是无缝的,因而一起适用于离散式和嵌入式两种运用的大容量、低本钱出产。

运用

作为一种独立的存储器材,根据其更高速度、更低推迟、可扩展性和无限运用寿命等特性,STT-MRAM被用于替代SRAM、DRAM和NOR闪存。STT-MRAM不像DRAM那样需求功率改写,且其读出进程是不损坏所存数据的。在体系级,这些特性供给了明显的功耗优势及更低推迟。

当今,许多的SoC、CPU和GPU内,50%至80%的芯片面积被存储器占用。这种嵌入式存储器大多趋向于运用四或六个晶体管的SRAM。与其比较,STT-MRAM运用一个晶体管。为节约芯片空间,最新的CPU也在整合进e-DRAM,虽然其工艺完结十分困难。因STT-MRAM可采用规范CMOS完结,所以可轻松施行整合,故而十分合适这类运用。

STT-MRAM明显减小了芯片尺寸,一起供给了挨近逻辑处理速度的高速NVM。能够预期,该技能可供给更低本钱、更快发动时刻、以及一系列新功能,故特别适用于移动和存储设备运用。

企业存储是根据pMTJ的STT-MRAM的首要运用场合。存储阵列和数据中心正处于从旧的传统硬盘驱动器体系到根据全硅(固态硬盘,SSD)的闪存体系的巨大革新中。一起,软件界说数据中心、网络和存储在与虚拟化结合起来,在未来几年,将持续使整个数据存储范畴面貌一新。

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/qianrushi/yingjian/292431.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部