近日，格芯宣布基于22nm FD-SOI （22FDX）工藝平台，新型存儲器eMRAM（嵌入式、磁阻型非易失性存儲器）已投入生産。eMRAM屬新型存儲技術，與當前占據市場主流的DRAM和NAND閃存相比，具有更快的存取速度和更高的耐用性，在邊緣設備中具有替代NAND閃存和部分SRAM的潛質。它在22nm工藝下的投産，將(jiāng)加快新型存儲技術的應用進(jìn)程，未來發(fā)展前景看好(hǎo)。
22nm FD-SOI工藝eMRAM年内量産，采用相關芯片的終端明年面(miàn)世
根據格芯的報告，將(jiāng)在德國(guó)德累斯頓1号晶圓廠的12英寸生産線，進(jìn)行eMRAM的制造加工。目前，格芯正在接洽多家客戶，計劃于2020年安排多次生産流片。這(zhè)也意味着，采用22nm FD-SOI工藝的eMRAM有望于2020年投入量産，采用相關芯片産品的終端設備于2021年有望面(miàn)世。
eMRAM屬新型存儲技術，相比DRAM和NAND閃存，具有更快的存取速度和更高的耐用性，适用于物聯網、通用微控制器、汽車電子、終端側人工智能(néng)設備和其他低功耗設備當中。基于22nm FD-SOI先進(jìn)工藝節點制造，産品將(jiāng)具有更高的性價比。格芯汽車、工業和多市場戰略業務部門高級副總裁和總經(jīng)理Mike Hogan表示：“客戶可利用這(zhè)些解決方案來構建适用于高性能(néng)和低功耗應用的創新産品。基于FDX平台生産的eMRAM，更有利于集成(chéng)在高性能(néng)射頻、低功耗邏輯和集成(chéng)電源管理的解決方案中實現産品的差異化。”
除格芯之外，其他半導體廠商對(duì)于eMRAM等新型存儲器的開(kāi)發(fā)也非常重視。2019年年初，三星曾宣布基于28nm FD-SOI工藝，在韓國(guó)器興廠區投産eMRAM，并計劃生産1千兆容量的eMRAM測試芯片，爲大規模生産做準備。三星代工市場副總裁Ryan Lee表示：“通過(guò)eMRAM與現有成(chéng)熟的邏輯技術相結合，三星晶圓代工將(jiāng)繼續擴大新興的非易失存儲器工藝産品組合，以滿足客戶和市場需求。”台積電技術長(cháng)孫元成(chéng)也曾經(jīng)透露，台積電已開(kāi)始研發(fā)eMRAM和eRRAM等，并計劃采用22nm工藝。這(zhè)是台積電應對(duì)物聯網、移動設備、高速運算電腦和智能(néng)汽車等領域所提供效能(néng)更快速和耗電更低的新存儲器。
應用材料則在2019年推出業界首款具備量産價值的MRAM制造設備平台Endura Clover MRAM PVD系統，可進(jìn)行材料沉積、介面(miàn)清潔和熱處理功能(néng)等，在半導體設備上爲MRAM的量産提供了可行性。根據應用材料金屬沉積産品事(shì)業部全球産品經(jīng)理周春明的介紹，一個PVD系統可以整合7個Clover PVD腔室，在一個PVD系統中就可以完成(chéng)10多種(zhǒng)不同材料和超過(guò)30層以上的沉積，由于不需要像以往設備那樣進(jìn)行真空中斷，將(jiāng)大幅提升成(chéng)品率。
存取速度提高10倍以上，有望成(chéng)爲未來雲服務數據中心首選
目前，業界關于新型存儲器的讨論一直很熱，并不僅局限于eMRAM。3D XPoint、PCRAM、ReRAMRRAM等均是人們重點關注的技術。
2006年英特爾即與美光聯合成(chéng)立了IM Flash Technologies公司，共同開(kāi)發(fā)新型存儲器3D Xpoint。雖然雙方于2018年因技術路線分歧而分道(dào)揚镳，但是目前英特爾與美光均已各自量産3D Xpoint，并投入推廣。英特爾在其雲計算解決方案中，將(jiāng)3D Xpoint和3D NAND整合在單一模塊當中，作爲HDD硬盤、3D NAND與DRAM内存之間的一個新的層級。由于傲騰硬盤的容量是DDR4内存的10倍，斷電也不丢失數據，將(jiāng)增加存儲系統的整體性能(néng)。英特爾中國(guó)研究院院長(cháng)宋繼強告訴記者：“將(jiāng)DRAM、NAND Flash和傲騰技術相結合，在緩存和DRAM之間，DRAM存儲之間插入第三層，填補内存層級上的空白，使存儲結構間的過(guò)渡更加平滑，對(duì)于提高系統性能(néng)非常有利。”在2019年的“Mircon Insight”技術大會上，美光也推出了基于3D XPoint技術的超高速SSD硬盤X100。美光執行副總裁兼首席商務官Sumit Sadana表示：“美光是全球爲數不多的DRAM、NAND和3D XPoint解決方案垂直整合提供商，該産品將(jiāng)繼續推動我們的産品組合向(xiàng)更高價值的解決方案發(fā)展，從而加速人工智能(néng)能(néng)力發(fā)展、推動更快的數據分析，并爲客戶創造新的價值。”
ReRAM和PCRAM同樣屬于非易失性存儲器，适合作爲“存儲級存儲器”填補服務器DRAM和NAND閃存之間不斷擴大的性價比差距。根據周春明的介紹，在將(jiāng)PCRAM或者ReRAM用于數據中心存儲系統當中時，相較于傳統的NAND，可以提供超過(guò)10倍的存取速度，有望成(chéng)爲未來雲服務數據中心的首選。目前，業界對(duì)于PCRAM與ReRAM的量産開(kāi)發(fā)也十分積極。2019年在推出面(miàn)向(xiàng)MRAM生産的PVD系統的同時，應用材料還(hái)推出了支持PCRAM、ReRAM量産化的Endura Impulse PVD設備。周春明預測未來3～5年，新型存儲器有望解決制造上瓶頸快速進(jìn)入市場。
融合還(hái)是替代？
eMRAM等新型存儲器會取代DRAM和NAND Flash成(chéng)爲市場主流嗎？集邦咨詢半導體研究中心（DRAMeXchange）資深協理吳雅婷認爲，eMRAM隻會部分取代DRAM/NAND的使用量，但并沒(méi)有辦法完全取代現有的存儲器解決方案。在所有新一代存儲器中，eMRAM的電信特性與DRAM和NAND Flash極其相似，具備一定的優缺點，并未具備完全替代DRAM和NAND Flash的性能(néng)。“使用新一代存儲器，對(duì)于傳統平台來說，需要改變以往的平台架構才能(néng)适應，并不是可以輕松使用的。”吳雅婷說。
應用材料金屬沉積産品事(shì)業部全球産品經(jīng)理周春明也表示，新型存儲器具有更快的存取速度，更好(hǎo)的耐用性，更小的裸片尺寸、成(chéng)本和功耗等性能(néng)優勢。例如，以統合式 MRAM 解決方案取代微控制器中的eFlash和SRAM，可節省90%的功耗。不過(guò)，周春明也指出，目前下一代存儲器在量産制程方面(miàn)仍然存在很多瓶頸。
也就是說，新一代存儲器想要獲得一定的市場空間，還(hái)需要與現有的存儲器解決方案進(jìn)行配合，加快适應傳統平台的架構，釋放性能(néng)方面(miàn)的優勢。
