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STTMRAM存储技术详解 免费猫

发布时间:2020-02-17 14:24:49 阅读: 来源:电烙铁厂家

STT-MRAM存储技术详解

虽然基于iMTJ的STT-MRAM用90nm以下工艺节点实现还不甚成熟,且在200mm晶圆也无成本竞争力,但基于pMTJ的STT-MRAM在可制造性方面展现出极大优势,可延伸至10nm以下工艺实现。在成本方面,它有望与诸如DRAM等其它存储器技术一争高下。在未来几年,由于STT-MRAM的这种可扩展性,它将在低和中密度应用中替代DRAM和闪存。

STT-MRAM制造

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所存数据的。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趋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,尽管其工艺实现非常困难。因STT-MRAM可采用标准CMOS实现,所以可轻松实施整合,故而非常适合这类应用。

STT-MRAM显著减小了芯片尺寸,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,故特别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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