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(pán)驅(qū)動(dòng)器(HDD)工業(yè)設(shè)計(jì)的工具，近年來(lái)，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(kāi)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(guò)程是無(wú)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(wú)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(guò)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。可以預(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(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)到基于全硅(固態(tài)硬盤(pán)，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(lái)，在未來(lái)幾年，將繼續(xù)使整個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域脫胎換骨。
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