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STT-MRAM制造技術(shù)解析

2018-03-09 11:25:56

在典型的STT-MRAM整合工藝中,MTJ夾在兩個(gè)金屬層之間所以需要兩個(gè)額外掩膜。而早期的工藝依賴為硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)工業(yè)設(shè)計(jì)的工具,近年來,半導(dǎo)體制造行業(yè)內(nèi)的大型設(shè)備工具廠商一直在開發(fā)300mm晶圓生產(chǎn)所需的關(guān)鍵的沉積和蝕刻工具。因此,現(xiàn)在以40nm以下工藝制造大容量300mm STT-MRAM晶圓的生態(tài)系統(tǒng)業(yè)已就位。
 
STT-MRAM的一個(gè)關(guān)鍵特殊是它使用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS晶體管,而且MTJ處理是在生產(chǎn)線后端(BEOL)完成的。這使得制造過程是無縫的,因此同時(shí)適用于離散式和嵌入式兩種應(yīng)用的大容量、低成本生產(chǎn)。
 
應(yīng)用
 
作為一種獨(dú)立的存儲(chǔ)器件,基于其更高速度、更低延遲、可擴(kuò)展性和無限使用壽命等特性,STT-MRAM被用于取代SRAM、DRAM和NOR閃存。STT-MRAM不像DRAM那樣需要功率刷新,且其讀出過程是不破壞之前已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。在系統(tǒng)級(jí),這些特性提供了顯著的功耗優(yōu)勢(shì)及更低延遲。
 
當(dāng)今,許多的SoC、CPU和GPU內(nèi),50%至80%的芯片面積被存儲(chǔ)器占用。這種嵌入式存儲(chǔ)器大多傾向于使用四或六個(gè)晶體管的SRAM。與其相比,STT-MRAM使用一個(gè)晶體管。為節(jié)省芯片空間,最新的CPU也在整合進(jìn)e-DRAM,雖然其工藝實(shí)現(xiàn)會(huì)十分困難。因STT-MRAM可采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS實(shí)現(xiàn),所以可輕松實(shí)施整合,因此非常適合這類應(yīng)用。
 
STT-MRAM大大減小了芯片尺寸,同時(shí)提供了接近邏輯處理速度的高速NVM??梢灶A(yù)期,該技術(shù)可提供更低成本、更快啟動(dòng)時(shí)間、以及一系列新功能,因此非常適用于移動(dòng)和存儲(chǔ)設(shè)備應(yīng)用。
 
企業(yè)存儲(chǔ)是基于pMTJ的STT-MRAM的主要應(yīng)用場(chǎng)合。存儲(chǔ)陣列和數(shù)據(jù)中心正處于從舊的傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)到基于全硅(固態(tài)硬盤,SSD)的閃存系統(tǒng)的巨大變革中。同時(shí),軟件定義數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)在與虛擬化結(jié)合起來,在未來幾年,將繼續(xù)使整個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域脫胎換骨。
 
 
本文關(guān)鍵詞:STT-MRAM

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