MRAM廠商當前技術及應用

隨著自旋轉移矩MRAM(STT-MRAM)的出現，MRAM邁出了商業化的重要一步。
 
第一個商業化的磁隨機存儲器MRAM產品是飛思卡爾半導體公司于2006年生產的4Mb容量Toggle-MRAM，該部門是Everspin的前身。之后Everspin公司推出了具有SRAM速度和閃存結構的非易失的Toggle-MRAM，其16位32Mb并行MRAM具有最高35ns的寫入周期時間，工作溫度范圍為-40~125℃，適用于工業和汽車應用。Everspin在2012年就生產出了首個商業級的64Mbit的STT-MRAM存儲器芯片并在2017年大批量生產了256Mb DDR3 STT-MRAM，并于2017年集成了40nm CMOS，并在2019年批量生產了28nm CMOS上的1Gb DDR4 STT-MRAM。
 
Everspin在2022年5月份推出了用于工業物聯網和嵌入式系統的 xSPI，Everspin 的新 xSPI  MRAM產品系列基于擴展的串行外設接口，這是用于非易失性存儲設備的最新 JEDEC 標準。它基于 Everspin 獨特的工業 STT MRAM 技術。這些產品提供高性能、多 I/O、SPI 兼容性，并具有高速、低引腳數的 SPI 兼容總線接口，時鐘頻率高達 200 MHz。這些持久性內存 MRAM 設備在單個 1.8V 電源上運行，并通過八個 I/O 信號提供高達 400MBps 的讀取和寫入速度。開啟了通用存儲器應用解決方案的新紀元，取代了 SRAM、BBSRAM、NVSRAM 和 NOR 器件等產品，面向工業自動化、過程控制、仿真、汽車和運輸、游戲以及更廣泛的工業物聯網市場。
 
高通正在加速研究STT-MRAM技術。2015年項目研究員Seung H. Kang發布了一款8Mbit混合STT-MRAM的SOC芯片。在沒有軟錯誤的情況下，工作頻率可以達到500MHZ。在40nm工藝下，適用于混合STT-MRAM的SOC，若工藝尺寸可以降到28nm，那么其性能可以與SRAM相媲美。
 
東芝公司用STT-MRAM代替SRAM，使得微處理器中的高速緩存功耗降低了近60%。日本超低壓元器件技術研究聯盟（LEAP）在VLSI Symposia上同樣實現了用STT-MRAM對傳統SRAM的替換。傳統的STT-MRAM單純采用蝕刻技術來制造，但這種技術會由于MTJ尺寸的偏差導致性能偏差。因此，為解決MTJ制造工藝中的尺寸偏差問題，LEAP研究出了全新的蝕刻技術，顯著降低了MTJ制造過程中尺寸不均勻的問題。
 
霍尼韋爾和Cobham（前身為Aeroflex）等其他公司也推出了自己的MRAM產品，它們同樣使用Toggle-MRAM單元和SRAM結構。其中霍尼韋爾采用特殊抗輻照的150nm 絕緣體上硅（silicon oninsulator，SOI）CMOS技術，使其MRAM產品在衛星和其他航天應用中具有很高的可靠性和輻射抗性。
 
在過去幾年里，包括臺積電、英特爾、三星、SK海力士等晶圓代工廠和IDM，相繼大力投入MRAM研發。

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本文關鍵詞：MRAM,STT-MRAM,Everspin

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