Page 37 - 毫米波助攻 加速落實5G藍圖

圖1:MRAM TMR讀取的運作原理。
用氧化鎂(MgO)作為電介質屏障的 時候。利用這些材料，使得裝置的 效率得以提升，特別是表現在更 高的穿隧磁阻。經過多年的研究， 第一批以STT-MRAM為基礎的產 品已於2015年左右問世，首先作 為供DRAM和固態硬碟(SSD)所用 的非揮發性暫存器，接著用來取 代嵌入式Flash。自此之後，主要 的晶圓代工廠和工具供應商持續 投資大量的研發資源於(嵌入式) STT-MRAM。
快取記憶體通常是很小型的 記憶體，靠近處理器以便快速地 存取資料。此一類型的記憶體通 常是由不同快取層所組成的層級 結構。快取記憶體的角色通常由 高速且具揮發性的SRAM來扮演。 多年來，SRAM位元單元(通常由六 個電晶體所組成)已經大幅微縮以 增加記憶體的密度以及快取的容 量。但在10nm技術節點以下，由 於記憶體在未啟動(洩露)時的功 耗增加，以及可靠性等問題，使得 SRAM的微縮變得相當具挑戰性。
圖2:SRAM和STT-MRAM在不同尺寸間的能量比較。
應用中，可以充份發揮磁場驅動技 術的好處:它極其穩定且可靠，而 且能夠在惡劣的輻射環境下運作。
MRAM，STT-MRAM利用電流誘 導自由磁層的切換。經由使電流 通過固定磁鐵層，可以產生一個 自旋極化電流——其中有更多的 電子可以自旋向上或自旋向下。如 果這個自旋極化的電流被導到自由 磁鐵層，角動量就能夠移轉到這一 層 (「 自 旋 轉 移 力 矩 」) ， 從 而 改 變 其 磁性方向。
經過多年來MRAM的研 究，STT-MRAM已經有望成為快 取SRAM的替代方案——這樣的 演化將使得STT-MRAM得以突破 利基市場。它在本質上是非揮發 性的，也就是說當系統關機時，仍 舊能夠保留資料。這有效地解決了 SRAM記憶體在不啟動時「洩漏」 能量的問題。
過去幾年來，新的寫入技術已 經被提出來——包括熱輔助的開 關。然而，這到目前為止還沒有獲 得任何巨大的商業成功。
MRAM的利基市場
第二個突破來自材料面，當鐵 磁性的鈷鐵硼(CoFeB)被用來當 作固定和自由磁性層的材料，以及
大約在20年前，隨著STT- MRAM的發明，MRAM邁出了商 業 化 的 重 要 一 步。除了傳 統 的
在2018年的IEEE IEDM會議
DESIGN FEATURES
STT-MRAM取代SRAM快取 記憶體?
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