STT-MRAM制造技术解析
2018-03-09 11:25:56
在典型的STT-MRAM整合工艺中，MTJ夹在两个金属层之间所以需要两个额外掩膜。而早期的工艺依赖为硬盘驱动器(HDD)工业设计的工具，近年来，半导体制造行业内的大型设备工具厂商一直在开发300mm晶圆生产所需的关键的沉积和蚀刻工具。因此，现在以40nm以下工艺制造大容量300mm STT-MRAM晶圆的生态系统业已就位。
STT-MRAM的一个关键特殊是它使用标准的CMOS晶体管，而且MTJ处理是在生产线后端(BEOL)完成的。这使得制造过程是无缝的，因此同时适用于离散式和嵌入式两种应用的大容量、低成本生产。
应用
作为一种独立的存储器件，基于其更高速度、更低延迟、可扩展性和无限使用寿命等特性，STT-MRAM被用于取代SRAM、DRAM和NOR闪存。STT-MRAM不像DRAM那样需要功率刷新，且其读出过程是不破坏之前已存储数据的。在系统级，这些特性提供了显著的功耗优势及更低延迟。
当今，许多的SoC、CPU和GPU内，50%至80%的芯片面积被存储器占用。这种嵌入式存储器大多倾向于使用四或六个晶体管的SRAM。与其相比，STT-MRAM使用一个晶体管。为节省芯片空间，最新的CPU也在整合进e-DRAM，虽然其工艺实现会十分困难。因STT-MRAM可采用标准CMOS实现，所以可轻松实施整合，因此非常适合这类应用。
STT-MRAM大大减小了芯片尺寸，同时提供了接近逻辑处理速度的高速NVM。可以预期，该技术可提供更低成本、更快启动时间、以及一系列新功能，因此非常适用于移动和存储设备应用。
企业存储是基于pMTJ的STT-MRAM的主要应用场合。存储阵列和数据中心正处于从旧的传统硬盘驱动器系统到基于全硅(固态硬盘，SSD)的闪存系统的巨大变革中。同时，软件定义数据中心、网络和存储在与虚拟化结合起来，在未来几年，将继续使整个数据存储领域脱胎换骨。
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