三星和英特尔都虎视眈眈，MRAM有何吸引力？

在第64届国际电子器件会议( IEDM )上，全球两大半导体龙头英特尔及三星展示嵌入式MRAM在逻辑芯片制造工艺中的新技术。

MRAM (Magnetic Random Access Memory，磁阻式随机存取记忆体)，是一种非易失性记忆体技术，从1990 年代开始发展。此技术速度接近静态随机记忆体的高速读取写入能力，具有快闪记忆体的非挥发性，容量密度及使用寿命不输DRAM，但平均能耗远低于DRAM，而且基本上可以无限次地重复写入。

英特尔曾表示其嵌入式MRAM 技术可在200 摄氏度下实现长达10 年的记忆期，并可在超过106 个开关周期内实现持久性。并且英特尔在其22 FFL 工艺中，描述STT-MRAM (基于MRAM 的自旋转移力矩) 非易失性记忆体的关键特性。英特尔称之其为「首款基于FinFET 的MRAM 技术」。

这项技术可相当于「生产准备就绪」的阶段，英特尔并没有向任何代工客户透露该流程资讯，但从多个讯息源来看，目前正在出货的商品中已经采用这项技术。

至于三星也称其8Mb MRAM的续航能力为106次，记忆期为10年。而三星技术最初将用于物联网应用。三星研发中心首席工程师Yoon Jong Song表示，在将其用于汽车和工业应用之前，可靠性必须提高。三星已成功将技术从实验室转移到工厂，并将在不久的将来商用化。

三星并在28nm FDSOI 平台上宣称，在可扩展性、形状依赖性、磁性可扩展性等方面来衡量，STT-MRAM 目前被认为是最好的MRAM 技术。

什么是MRAM

根据EETIME的报道，MRAM技术自1990年代起开始发展，但尚未取得广泛的商业成功。三星研发中心首席工程师Yoon Jong Song说：「我认为现在是展示MRAM可制造和商业化成果的时候了！」Song同时也是该公司在IEDM发表论文的主要作者

随着业界持续迈向更小技术节点，DRAM和NAND快闪记忆体(flash)正面对着严苛的微缩挑战，MRAM因而被视为有望取代这些记忆体芯片的备选独立式元件。此外，这种非挥发性记忆体由于具备快速读/写时间、高耐受度以及强劲的保留能力，也被视为极具吸引力的嵌入式技，适用于取代Flash和嵌入式SRAM。嵌入式MRAM被视为特别适用于像物联网(IoT)装置之类的应用。

主要在于它具有快速读取写入时间，高耐用性和优秀的保留性。嵌入式MRAM 被认为特别适用于例如物联网(IoT) 设备之类的应用，也赶搭上5G 世代的列车。

随着制造成本下降以及其他记忆体技术面临可扩展性挑战，嵌入式MRAM 正获得更多消费性产品的关注。重要的是，随着新工艺技术的发展，SRAM 单元的尺寸不会随着剩余的工艺而缩小，从这点来看，MRAM 变得越来越有吸引力。

自去年以来，格芯科技(Globalfoundries)一直在供应采用其22FDX 22-nm FD-SOI制程的嵌入式MRAM。但Objective Analysis首席分析师Jim Handy表示，他并未注意到有任何采用Globalfoundries嵌入式MRAM技术的任何商业化产品推出。

他说：「没有人采用的原因在于他们还必须为其添加新材料。」

但随着制造成本降低以及其他记忆体技术面对微缩挑战，嵌入式MRAM越来越受青睐。Handy说：「重要的是，随着新的制程技术进展，SRAM记忆体单元的尺寸并不会随着其后的先进制程而缩小，因此，MRAM将会变得越来越有吸引力。」

联电也对MRAM虎视眈眈

晶圆代工二哥联电(2303)与下一代ST-MRAM(自旋转移力矩磁阻RAM)大厂美商Avalanche共同宣布，两家公司成为合作伙伴，共同开发和生产取代嵌入式记忆体的磁阻式随机存取记忆体(MRAM)。同时联电也将透过Avalanche的授权提供技术给其他公司。联电根据此合作协议，于28纳米CMOS制程上提供嵌入式非挥发性MRAM区块供客户将低延迟、超高效能及低功率的嵌入式MRAM记忆体模组整合至应用产品，并锁定在物联网、穿戴装置、消费型产品，以及工业、车用电子市场的微控制器(MCU)和系统单芯片(SoC)上。

而联电也提到，两家公司也正考虑将合作范畴扩展至28纳米以下的制程技术，利用Avalanche在CMOS技术的相容及可扩充特性，运用到各个先进制程。使这些统一记忆体(非挥发性及静态随机存取记忆体SRAM)能顺利地移转调配到下一世代的高整合性的微控制器(MCU)和系统单芯片(SoC)上。如此一来，系统设计者就可以在同样的架构及连带的软体系统上直接修改而不需重新设计。

Avalanche的执行长及共同创办人Petro Estakhri表示：「我们非常高兴团队里有像联华电子这样的世界级半导体晶圆专工的领导者。」联电先进技术处洪圭钧副总也表示：「随着嵌入式非挥发性记忆体NVM解决方案在目前的芯片设计界日趋普及，晶圆代工产业已经为高成长的行业，如：新兴消费和车用电子应用的客户，建立了强大且坚实的嵌入式非挥发性记忆体解决方案组合。联电很高兴和Avalanche合作开发28纳米MRAM，更期待能将此合作进程推升至联电客户的量产阶段。」