MRAM能否維持高價(jià)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(chǔ)器中，MRAM似乎最有可能被廣泛采用。而這種情況是否會(huì)很快發(fā)生，既取決于制造工藝的進(jìn)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(bào)告《Emerging Memories Ramp Up》顯示，MRAM、PCRAM和ReRAM已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)關(guān)鍵期，較之以往，在更多應(yīng)用中表現(xiàn)的十分重要。然而，該報(bào)告的作者之一Thomas Coughlin表示，從工藝和材料角度來(lái)看，MRAM也面臨一系列制造業(yè)上的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗褂玫牟牧虾凸に嚭蛡鹘y(tǒng)的CMOS制造不同?！澳壳埃琈RAM是在單獨(dú)的晶圓廠作為“后端生產(chǎn)線”（BEOL）工藝來(lái)生產(chǎn)的，需要一些傳統(tǒng)CMOS制造工藝沒(méi)有使用的新設(shè)備，諸如離子束蝕刻和新的濺射靶之類(lèi)?！彼f(shuō)，要想降低嵌入式MRAM產(chǎn)品的成本，其制造就需要進(jìn)入CMOS晶圓廠，成為常規(guī)器件生產(chǎn)的一部分。Coughlin說(shuō)，除了將MRAM進(jìn)一步納入制造鏈外，它和其它半導(dǎo)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(jī)遇，而所有大型半導(dǎo)體代工廠都將MRAM內(nèi)存作為嵌入式產(chǎn)品的一個(gè)選項(xiàng)，這一點(diǎn)非常重要。“通過(guò)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(wèn)題將會(huì)得到解決，專門(mén)用于生產(chǎn)MRAM的獨(dú)有工具也將變得更加常見(jiàn)，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(yīng)用材料(Applied Materials)最近宣布了其平臺(tái)的更新，專門(mén)解決MRAM所特有的挑戰(zhàn)，包括對(duì)新材料的需求。該公司已經(jīng)將Endura平臺(tái)從一個(gè)單一工藝系統(tǒng)發(fā)展成為一個(gè)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(kuò)展其Endura平臺(tái)，來(lái)應(yīng)對(duì)MRAM制造帶來(lái)的材料沉積挑戰(zhàn)（來(lái)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(fù)雜性和所需的層數(shù)有關(guān)――超過(guò)30層?！爸韵喈?dāng)復(fù)雜，是因?yàn)椴煌膶佑卸喾N用途?！睆母旧蟻?lái)說(shuō)，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(chǎng)影響的磁性材料來(lái)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(gè)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?yàn)檫@個(gè)阻擋層非常薄，所以也有可能會(huì)輕易崩潰，”他說(shuō)道，“需要很完美才行。它需要有很多層、很多材料保護(hù)的能力。你得確保這種精度以便準(zhǔn)確地沉積正確的厚度?！盨pin Memory的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)高級(jí)副總裁Jeff Lewis稱，Applied Materials已經(jīng)與Endura達(dá)成共識(shí)，沉積質(zhì)量對(duì)于MRAM器件本身的性能來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，并且通常來(lái)說(shuō)，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(shuō)，這有助于創(chuàng)造一個(gè)環(huán)境，讓企業(yè)可以專門(mén)為人工智能和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用來(lái)設(shè)計(jì)MRAM器件，其持久性、電源門(mén)控和電源管理非常關(guān)鍵?！癕RAM有一些獨(dú)特的功能特性?！盠ewis稱，這些獨(dú)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(jià)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(huì)有SRAM帶來(lái)的任何泄漏情況出現(xiàn)。然而，不斷改進(jìn)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(jí)方法，他說(shuō)，這種方法能讓其在耐久性方面得到重大改進(jìn)，從而提高性能。Everspin公司生產(chǎn)的MRAM有兩種類(lèi)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(guò)其伙伴關(guān)系發(fā)展其生態(tài)系統(tǒng)。（來(lái)源：Everspin）與此同時(shí)，Everspin全球銷(xiāo)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(lái)，通過(guò)不斷改進(jìn)，對(duì)其工廠進(jìn)行微調(diào)優(yōu)化。“這讓我們能迅速積累并將這些經(jīng)驗(yàn)傳授給GlobalFoundries?！痹摴旧a(chǎn)的MRAM有兩種類(lèi)型――切換MRAM和STT MRAM，后者需要控制器啟用或FPGA?！拔覀儠?huì)繼續(xù)發(fā)展我們的生態(tài)系統(tǒng)，來(lái)支持STT市場(chǎng)，并提供簡(jiǎn)單、快速的上市實(shí)施計(jì)劃，從而讓市場(chǎng)采用我們的工藝技術(shù)。”在2019年的閃存峰會(huì)上，Everspin公布了和幾個(gè)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(jì)IP和驗(yàn)證IP (VIP)支持。這些合作將使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以選擇使用標(biāo)準(zhǔn)控制器，利用FPGA設(shè)計(jì)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M(jìn)RAM的總體產(chǎn)量和需求，并降低MRAM存儲(chǔ)器的成本?！彼J(rèn)為，MRAM的最大潛能是在嵌入式應(yīng)用方面?！皩RAM移植到嵌入式應(yīng)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(lái)了挑戰(zhàn)，但也為MRAM的成本降低及其普及帶來(lái)了巨大的機(jī)遇?！北M管價(jià)格會(huì)影響采用何種內(nèi)存，Winslow稱，如果稍微溢價(jià)導(dǎo)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(rèn)為，MRAM會(huì)遵循SSD的發(fā)展原則，SSD比硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器昂貴得多，但是能夠創(chuàng)造一個(gè)新市場(chǎng)，也是因?yàn)樗鼈兡軌蛟谀承?yīng)用中具有特別的價(jià)值?！拔覀兊目蛻魰?huì)逐漸看到，其價(jià)值不在于成本，這是一個(gè)總擁有成本的價(jià)值訴求。他們能夠清楚地說(shuō)明并證明，支付比現(xiàn)有技術(shù)更高的價(jià)格來(lái)購(gòu)買(mǎi)MRAM是合理的?！?/p>