新一代STT-MRAM容量提高到Gb

      被视为次世代存储器技术之一的自旋力矩传输存储器（STT－MRAM），在2016年12月举行的国际电子零组件会议（International Electron Devices Meeting；IEDM）中公开了许多突破性研究成果，最引人注目的是推出了容量超过1Gb的产品，以及将STT－MRAM嵌入CMOS逻辑芯片的技术实证。
      MRAM算是次世代非挥发性存储器科技中呈现较早的一种，它的记忆单元以磁隧结（MTJ）组成，由于占用体积比较大与耗电量高，最大容量约16Mb，只适用于某些特殊需求；MTJ水平排列的iSTT－MRAM虽然成功缩小体积，但是记忆密度还是偏低，最大容量仅为256Mb。
      直到较新的pSTT－MRAM的出现，MTJ改用垂直排列，才进一步扩展了记忆密度，东芝（Toshiba）与韩国存储器大厂SK海力士（SK Hynix）从2011年起合作，到2016年成功推出目前容量最大的STT－MRAM，记忆容量达到4Gb，虽然详细数据还没有发布，不过报导推测记忆密度与DRAM相当。
     不过，存储器技术要求的可不只是记忆容量与密度，使用寿命与容错能力等数据也非常重要，GlobalFoundries与Everspin Technologies合作，对已上市的256Mb容量pSTT－MRAM进行试验，可在摄氏100摄氏度的环境下保存数据10年以上，重复读写1亿次后也没有明显劣化问题，显示pSTT－MRAM技术已达成熟阶段。
     但对目前的容量来说，STT－MRAM容量仍不够大，离取代一般存储器还有一段距离，另一种可行性办法是把STT－MRAM嵌入其他系统芯片，目前已有SRAM嵌入逻辑芯片的例子，而STT－MRAM记忆密度比SRAM更高，更有助于提高逻辑芯片内的记忆容量。
     在IDEM 2016中，关于STT－MRAM嵌入系统芯片的应用，一个是高通（Qualcomm）与应用材料（Applied Materials）的合作，制作1Gb大容量的嵌入测试，另一个则是三星电子（Samsung Electronics）的28纳米制程8Mb容量嵌入STT－MRAM的研发。
     高通的发表中指出非常有意思的 一点，就是在嵌入式设计中，由于重复读写次数减少，在同样的可靠性要求下，一般RAM须达到10的15次方次读写，STT－MRAM只需保证10的10～12次方次读写，就可满足需求。
而三星的28纳米加工技术是目前最精密的STT－MRAM制程，为了能在CMOS逻辑芯片中加入STT－MRAM，由于有部分程序与CMOS逻辑电路制程重叠，只要增加3道光罩就可以有效嵌入STT－MRAM，就有可能低成本制出内嵌STT－MRAM的逻辑芯片。
     接下来STT－MRAM的商业发展，将先从大容量产品开端，亦或在嵌入式系统市场上普及，有待持续观察。

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