迎接嵌入式存储器转型 全球晶圆代工大厂投入MRAM研发

全球主要晶圆代工厂计划在2017年与2018年提供磁阻式随机存取存储器(MRAM)作为嵌入式储存解决方案，可望改变下一代储存技术的游戏规则。

据Semi Engineering网站报导，GlobalFoundries、三星(Samsung)、台积电(TSMC)和联电(UMC)计划在2017年稍晚开始提供ST-MRAM或STT-MRAM，取代NOR Flash，此举代表市场的巨大转变，因为到目前为止，只有Everspin已经为各种应用提供MRAM，例如电池供电的SRAM替代品、读写缓存(Write Cache)等。

STT-MRAM的下一个大好机会就是嵌入式存储器IP市场，NOR Flash是传统嵌入式存储器，随着制程从40nm进展到28nm，NOR Flash已经出现各种各样的问题，因此，这些代工厂的支持可以将STT-MRAM转变为先进节点的替代技术。

GlobalFoundries嵌入式存储器副总裁Dave Eggleston表示，嵌入式快闪存储器将继续作为资料保存技术主流，特别是汽车和安全应用领域，嵌入式快闪存储器将会有很长的使用寿命，但没有扩展空间，当达到28nm制程以上时，嵌入式快闪存储器实际上会成为昂贵的选择。

因此，业界需要一个新的解决方案，STT-MRAM恰好为2xnm及以上的嵌入式存储器应用做好准备。先作为补充技术，进一步替代嵌入式DRAM和SRAM，也是MRAM的巨大机会，将为处理器添加持久性功能。

无论如何，MRAM可能会因为几个因素，成为一个大市场或利基解决方案，包括多个供应商和一系列的应用推动STT-MRAM发展，此外，主要代工厂投入STT-MRAM也可能会推动规模经济化，降低技术成本。

但仍有一些挑战，不是所有晶圆代工客户都需要22nm以上的芯片，此外，STT-MRAM是一种相对较新的技术，客户可能需要花点时间整合，各种制造上的挑战也必须解决。不过，4大代工厂都决定为嵌入式客户投入开发作业，三星有自己的IP，其他代工厂正在与各种合作伙伴合作。

除了Everspin和代工厂之外，英特尔(Intel)、美光(Micron)和东芝与SK海力士都投入MRAM研发，同时，几家新创公司如Avalanche、Crocus、Spin Transfer Technologies都正在开发。对大多数企业而言，生产MRAM说起来比做容易，因为MRAM涉及开发新材料、集成方案和设备，与传统存储器相比，生产流程也不同。

在晶圆厂的进展中，STT-MRAM目前有2个用例，第一个是替换嵌入式快闪存储器，另一个是嵌入式SRAM，业界一致认为，STT-MRAM是一个很好的嵌入式解决方案。多年来，业界一直在探索STT-MRAM的发展，目标是取代DRAM，现在还在努力探索中。

而STT-MRAM仍然需要证明它可以在汽车的高温下满足可靠性和资料储存规格。在微控制器(MCU)市场的嵌入式存储器需求也在增温，如NOR Flash用于代码储存和其他功能。MCU制程从40nm进展到28nm，NOR Flash也是，然而，在2xnm节点，NOR Flash开始遭受写入速度慢和耐久性问题，且因为需要更多光罩步骤使成本更高。

超过28nm以后，NOR Flash就难以扩展，所以人们正在寻找替代品，但是用新的存储器类型替换NOR Flash不是一项简单的任务，新型存储器类型的成长关键要求是性能、可靠性、密度和成本。

现在，STT-MRAM似乎已经在2xnm节点的嵌入式市场准备就绪，其他存储器类型仍然停留在研发阶段。报导指出，随着产业正在开发STT-MRAM，同时也专注准备MRAM研发，包括SOT-MRAM磁存储器，将作为基于SRAM技术的缓存替代品。