MRAM能否維持高價取決于生態(tài)系統(tǒng)和制造工藝創(chuàng)新
在所有不斷涌現(xiàn)的存儲器中，MRAM似乎最有可能被廣泛采用。而這種情況是否會很快發(fā)生，既取決于制造工藝的進步，也取決于支持分立和嵌入式MRAM器件技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)的改善。據(jù)Objective Analysis和Coughlin Associates發(fā)表的最新年度報告《Emerging Memories Ramp Up》顯示，MRAM、PCRAM和ReRAM已經(jīng)發(fā)展到了一個關(guān)鍵期，較之以往，在更多應用中表現(xiàn)的十分重要。然而，該報告的作者之一Thomas Coughlin表示，從工藝和材料角度來看，MRAM也面臨一系列制造業(yè)上的挑戰(zhàn)，因為它所使用的材料和工藝和傳統(tǒng)的CMOS制造不同?！澳壳埃琈RAM是在單獨的晶圓廠作為“后端生產(chǎn)線”（BEOL）工藝來生產(chǎn)的，需要一些傳統(tǒng)CMOS制造工藝沒有使用的新設(shè)備，諸如離子束蝕刻和新的濺射靶之類。”他說，要想降低嵌入式MRAM產(chǎn)品的成本，其制造就需要進入CMOS晶圓廠，成為常規(guī)器件生產(chǎn)的一部分。Coughlin說，除了將MRAM進一步納入制造鏈外，它和其它半導體制造工藝一樣，質(zhì)量控制和產(chǎn)量提高將是持續(xù)的挑戰(zhàn)和機遇，而所有大型半導體代工廠都將MRAM內(nèi)存作為嵌入式產(chǎn)品的一個選項，這一點非常重要?！巴ㄟ^將MRAM集成到其嵌入式產(chǎn)品中，并將MRAM作為常規(guī)器件引入大批量生產(chǎn)流程，產(chǎn)量和質(zhì)量問題將會得到解決，專門用于生產(chǎn)MRAM的獨有工具也將變得更加常見，并更多地嵌入到代工生產(chǎn)中。這樣就能降低成本，并增加可用性?！痹O(shè)備制造商之一應用材料(Applied Materials)最近宣布了其平臺的更新，專門解決MRAM所特有的挑戰(zhàn)，包括對新材料的需求。該公司已經(jīng)將Endura平臺從一個單一工藝系統(tǒng)發(fā)展成為一個集成的工藝系統(tǒng)，作為其新興內(nèi)存（包括MRAM）材料工程基礎(chǔ)的一部分。Applied Materials擴展其Endura平臺，來應對MRAM制造帶來的材料沉積挑戰(zhàn)（來源：Applied Materials）Applied Materials的金屬沉積產(chǎn)品副總裁Kevin Moraes稱，MRAM面臨的最大制造挑戰(zhàn)與堆疊的復雜性和所需的層數(shù)有關(guān)――超過30層?！爸韵喈攺碗s，是因為不同的層有多種用途。”從根本上來說，MRAM基本上是由小而窄的磁鐵組成的，因此需要不受任何外部磁場影響的磁性材料來保持一定的方向（包括底部參考層）。Moraes表示，這種堆疊也有一些材料方面以及用作阻擋層或種子層的多個層，然后是極薄的MgO層，這是制作隧道結(jié)的固有層，也是MRAM堆疊的核心?！暗且驗檫@個阻擋層非常薄，所以也有可能會輕易崩潰，”他說道，“需要很完美才行。它需要有很多層、很多材料保護的能力。你得確保這種精度以便準確地沉積正確的厚度。”Spin Memory的業(yè)務開發(fā)高級副總裁Jeff Lewis稱，Applied Materials已經(jīng)與Endura達成共識，沉積質(zhì)量對于MRAM器件本身的性能來說至關(guān)重要，并且通常來說，代工廠已經(jīng)構(gòu)建好了一系列工具，確保MRAM能夠投入生產(chǎn)。他說，這有助于創(chuàng)造一個環(huán)境，讓企業(yè)可以專門為人工智能和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用來設(shè)計MRAM器件，其持久性、電源門控和電源管理非常關(guān)鍵?！癕RAM有一些獨特的功能特性?！盠ewis稱，這些獨特功能可以讓MRAM替換現(xiàn)有內(nèi)存，比如SRAM，或者共同創(chuàng)建新的用例。Spin Memory正在設(shè)法使MRAM盡可能地和SRAM相像，二者的價值定位相同，但是在相同的占位面積內(nèi)，MRAM能提供三到四倍多的內(nèi)存，而且不會有SRAM帶來的任何泄漏情況出現(xiàn)。然而，不斷改進材料非常重要，Spin Memory正在采用一種適用于任何磁隧道結(jié)的電路級方法，他說，這種方法能讓其在耐久性方面得到重大改進，從而提高性能。Everspin公司生產(chǎn)的MRAM有兩種類型――切換MRAM和STT MRAM。STT MRAM需要控制器啟用或FPGA，該公司也一直在通過其伙伴關(guān)系發(fā)展其生態(tài)系統(tǒng)。（來源：Everspin）與此同時，Everspin全球銷售副總裁Troy Winslow表示， 該公司與GlobalFoundries有著悠久的合作歷史，而且十多年來，通過不斷改進，對其工廠進行微調(diào)優(yōu)化?！斑@讓我們能迅速積累并將這些經(jīng)驗傳授給GlobalFoundries?！痹摴旧a(chǎn)的MRAM有兩種類型――切換MRAM和STT MRAM，后者需要控制器啟用或FPGA?！拔覀儠^續(xù)發(fā)展我們的生態(tài)系統(tǒng)，來支持STT市場，并提供簡單、快速的上市實施計劃，從而讓市場采用我們的工藝技術(shù)?！痹?019年的閃存峰會上，Everspin公布了和幾個合作伙伴的合作情況：Phison Electronics和Sage Microelectronics將為其1 Gb STT-MRAM內(nèi)存提供本地支持，而Cadence Design Systems將為Everspin的1 Gb STT-MRAM提供DDR4設(shè)計IP和驗證IP (VIP)支持。這些合作將使系統(tǒng)設(shè)計人員可以選擇使用標準控制器，利用FPGA設(shè)計或構(gòu)建自己的SoC / ASIC，從而在產(chǎn)品中使用STT-MRAM。Coughlin稱，支持MRAM的生態(tài)系統(tǒng)，能夠有助于降低成本?！皳碛心軌蚬芾戆琈RAM器件的第三方控制器，將有助于更多的公司參與在其系統(tǒng)中使用MRAM，從而提高MRAM的總體產(chǎn)量和需求，并降低MRAM存儲器的成本?！彼J為，MRAM的最大潛能是在嵌入式應用方面?！皩RAM移植到嵌入式應用中，將迫使代工廠將MRAM制造轉(zhuǎn)移到傳統(tǒng)的CMOS器件制造中。這雖然帶來了挑戰(zhàn)，但也為MRAM的成本降低及其普及帶來了巨大的機遇。”盡管價格會影響采用何種內(nèi)存，Winslow稱，如果稍微溢價導致總體擁有成本降低，MRAM并不一定要比現(xiàn)有內(nèi)存便宜。他認為，MRAM會遵循SSD的發(fā)展原則，SSD比硬盤驅(qū)動器昂貴得多，但是能夠創(chuàng)造一個新市場，也是因為它們能夠在某些應用中具有特別的價值。“我們的客戶會逐漸看到，其價值不在于成本，這是一個總擁有成本的價值訴求。他們能夠清楚地說明并證明，支付比現(xiàn)有技術(shù)更高的價格來購買MRAM是合理的?！?/p>