STT-MRAM的应用前景

英尚微电子

STT-MRAM是一种颠覆性技术，可以在从消费电子和个人计算机到汽车和医疗，军事及太空等许多领域，改变产品的性能。它还有潜力在半导体工业中创造新的领域，并使尚未设想的全新产品成为可能。STT-MRAM在关键的初始市场上已取代嵌入式技术（eSRAM，eFlash和DRAM），并提供65nm及更高的新功能。在汽车应用中比eFlash具有更高的速度和更低的功耗，并且比eSRAM密度更高。

在便携式和手机应用中，它可以消除多芯片封装（MCP），提供统一的内存子系统，并降低系统功耗以延长电池寿命。在个人计算机中可以代替SRAM用于高速缓存，闪存用于非易失性缓存以及PSRAM和DRAM用于高速程序执行。

如今STT-MRAM可以在许多嵌入式应用中替代NOR闪存和SRAM。非易失性存储使用NOR闪存存储代码，并将数据传输到SRAM充当缓冲区或高速缓存。例如低端手机同时使用NOR和SRAM，可以很容易地用单个STT-MRAM芯片替换它们。

将STT-MRAM与最新的通用存储候选进行比较，STT-MRAM的读写时间分别为2到20纳秒（ns），而相变RAM（PRAM）的读取时间为20到50ns，写入的时间为30ns。此外STT-MRAM的耐久性在>1015时不受限制，而PRAM小于1012。

尽管这不是一项新技术，但PRAM最近受到了相当大的关注。许多领先的半导体公司都在PRAM上进行投资并开发自己的IP。尽管它是令人钦佩的技术，但与STT-MRAM相比，PRAM具有有限的耐用性和较慢的速度。

硫族化物材料通常为Ge2Sb2Te5，也称为GST，用于PRAM中进行数据存储。PRAM通过施加热量来利用硫属元素化物GST的结晶态和非晶态之间的可逆相变，其中结晶GST具有低电阻率，非晶GST具有高电阻率。数据“0”对应于结晶态，而数据“1”对应于非晶态。

状态之间的切换时间大于20ns，这意味着PRAM无法取代SRAM，因为它的运行速度相当慢。重置位状态所需的时间必须较长。如果不是则相变材料冷却太快而无法达到结晶状态。由于相的不断变化和施加到其上的热量，会导致材料劣化，因此耐久性有限。

RRAM或电阻式存储器依赖于电场引起的电阻变化。与PRAM相比，它处于更早期的发展状态，但是在可靠性和耐用性方面也遭受类似的问题。此外许多建议的RRAM材料中涉及的切换机制还没有得到很好的理解。

FRAM或铁电RAM使用铁电材料存储极化。它遭受有限的读取耐久性和破坏性读取过程。同样它的耐用性约为1012个周期，虽然适用于闪存更换，但不能用作通用内存。

Everspin Technologies，Inc是设计制造和商业销售离散和嵌入式磁阻RAM（MRAM）和自旋传递扭矩MRAM（STT-MRAM）的翘楚，其市场和应用领域涉及数据持久性和完整性，低延迟和安全性至关重要。Everspin MRAM广泛应用在数据中心，云存储和能源及工业和汽车市场中。Everspin代理商英尚微电子支持提供产品应用解决方案等技术支持。