新儲存技術之諸神爭霸-三星

2020-08-13

     

在過去幾年裡,包括台積電、英特爾、三星、格芯等晶圓代工廠和 IDM,相繼大力投入 MRAM 研發,而且主要著眼於 STT-MRAM,也有越來越多的嵌入式解決方案誕生,用以取代 Flash、EEPROM 和 SRAM。   

      

三星在 MRAM 研發方面算是起步較早的廠商,2002 年就開始了這項工作,並於 2005 年開始進行 STT-MRAM 的研發,之後不斷演進,到了 2014 年,生產出了 8Mb 的 eMRAM。

三星 Foundry 業務部門的發展路徑主要分為兩條,從 28nm 節點開始,一條是按照摩爾定律繼續向下發展,不斷提升 FinFET 的工藝節點,從 14nm 到目前的 7nm,進而轉向下一步的 5nm。

     

另一條線路就是 FD-SOI 工藝,該公司還利用其在記憶體製造方面的技術和規模優勢,著力打造 eMRAM,以滿足未來市場的需求。這方面主要採用 28nm 制程。三星 28nm 制程 FD-SOI (28FDS)嵌入式 NVM 分兩個階段。第一個是 2017 年底之前的電子錢風險生產,第二個是 2018 年底之前的 eMRAM 風險生產。並同時提供 eFlash 和 eMRAM (STT-MRAM)選項。

      

該公司於 2017 年研製出了業界第一款採用 28FDS 工藝的 eMRAM 測試晶片。

2018 年,三星開始在 28nm 平臺上批量生產 eMRAM。2019 年 3 月,該公司推出首款商用 eMRAM 產品。據悉,eMRAM 模組可以通過添加三個額外的掩膜集成到晶片製造工藝的後端,因此,該模組不必要依賴於所使用的前端製造技術,允許插入使用 bulk、FinFET 或 FD-SOI 製造工藝生產的晶片中。三星表示,由於其 eMRAM 在寫入資料之前不需要擦除週期,因此,它比 eFlash 快 1000 倍。與 eFlash 相比,它還使用了較低的電壓,因此在寫入過程中的功耗極低。

    

2018 年,Arm 發佈了基於三星 28FDS 工藝技術的 eMRAM 編譯器 IP,包括一個支援 18FDS (18nm FD-SOI 工藝) 的 eMRAM 編譯器。這一平臺有助於推動在 5G、AI、汽車、物聯網和其它細分市場的功耗敏感應用領域的前沿設計發展。

   

2019 年,三星發佈了採用 28FDS 工藝技術的 1Gb 嵌入 STT-MRAM。基於高度可靠的 eMRAM 技術,在滿足令人滿意的讀取,寫入功能和 10 年保存時間的情況下,可以實現 90%以上的良率。並且具備高達 1E10 週期的耐久性,這些對於擴展 eMRAM 應用有很大幫助。

2019 年底,Mentor 宣佈將為基於 Arm 的 eMRAM 編譯器 IP 提供 IC 測試解決方案,該方案基於三星的 28FDS 工藝技術。據悉,該測試方案利用了 Mentor 的 Tessent Memory BIST,為 SRAM 和 eMRAM 提供了一套統一的記憶體測試和修復 IP。