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MRAM技术再突破 工研院启动全新内存战局!!(下)
 

【CTIMES/SmartAuto 姚嘉洋 报导】   2013年07月08日 星期一

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MRAM是一种磁性多层膜的堆栈结构,在这当中最为关键的三层,上下两层为磁性层(一为参考层,一为自由层),中间则为绝缘层。早前的MRAM的磁性层的磁化方向是水平排列,并可由电流来控制旋转方向。方向相同时,为低组态;相反时则为高组态,透过组态的不同,来定义数字世界的「0」和「1」,不过这种作法,碍于物理特性的关系,在实际的体积上不易微缩,加上需要的电流也相对较大。故水平式架构较不受到产业界欢迎。

工研院电光所奈米电子技术组组长顾子琨 BigPic:774x518
工研院电光所奈米电子技术组组长顾子琨 BigPic:774x518

工研院电光所奈米电子技术组组长顾子琨谈到,MRAM就架构上可分为水平式与垂直式两种,水平式由于物理问题较难克服,故现阶段各大半导体厂商无不投入在垂直式架构上。虽然在垂直式架构也有不少问题需要克服,不过在现阶段,像是低磁组变化率或是大写入电流等挑战,都已经克服。不过,问题在于,只要是磁性材料,就会有「外漏磁场」与「翻转不对称」的问题出现,而过去的作法需要通过电源以产生外在磁场来让自由层进行翻转,以相同方向来说,在翻转上只导入少许电流就能完成,但在相反方向的情况下,就需要提供较大的电流,这就是所谓的「翻转不对称」。

工研院电光所的研究团队所开发出来的「垂直式自旋磁性内存技术」(p-STT MRAM)所克服的技术挑战则是「非对称翻转」,与此同时,这也可以兼顾低写入电流的优势。换言之,该技术可用极低的写入电流来达到对称翻转的效果,同时也能解决物理极限的微缩挑战。顾子琨透露,此一技术适用45奈米以下的制程,再者,MRAM本身就是以低电压运作,如果电流可以有效降低,整体功耗便能大幅下降。

他更谈到,在现阶段,国际一线的半导体大厂的投入,从设备业、晶圆代工业、内存业与IDM(组件整合制造)等业者,几乎都投入垂直式自旋磁性内存技术的研发,就他了解,中国其实也投入少不少资源。之所以会引起全球半导体一线大厂的高度重视。顾子琨分析,若仅只把MRAM与内存产业加以链接,是相当狭隘的看法,就芯片架构上,SRAM在系统单芯片扮演极为重要的角色,若能让芯片整体表现大幅跃进,MRAM绝对是不可获缺的关键,所以晶圆代工龙头台积电也对该技术相当重视。他预估最快会在2015至2016年就会进入送样阶段,东芝与三星有机会抢先量产。

不过,工研院毕竟扮演技术移转的角色,顾子琨不讳言,台湾业者在MRAM的进展速度是相对较为保守的,一般来说,都是要等到市场进入萌芽期后,才会陆续投入,但在目前,已有许多国际业者与工研院洽谈后续的合作事宜,态度相当积极。不管如何,可以确定的是,工研院此一突破技术已经开启新一波的内存战局,台湾内存业者若能把握此一机会,未尝不是一个东山再起的机会。

關鍵字: MRAM  DRAM  SRAM  Flash  工研院  电光所  磁性内存 
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