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在第64屆國際電子器件會議( IEDM )上，全球兩大半導體龍頭英特爾及三星展示嵌入式MRAM在邏輯晶元製造工藝中的新技術。

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MRAM (Magnetic Random Access Memory，磁阻式隨機存取記憶體)，是一種非易失性記憶體技術，從1990 年代開始發展。此技術速度接近靜態隨機記憶體的高速讀取寫入能力，具有快閃記憶體的非揮發性，容量密度及使用壽命不輸DRAM，但平均能耗遠低於DRAM，而且基本上可以無限次地重複寫入。

英特爾曾表示其嵌入式MRAM 技術可在200 攝氏度下實現長達10 年的記憶期，並可在超過106 個開關周期內實現持久性。並且英特爾在其22 FFL 工藝中，描述STT-MRAM (基於MRAM 的自旋轉移力矩) 非易失性記憶體的關鍵特性。英特爾稱之其為「首款基於FinFET 的MRAM 技術」。

這項技術可相當於「生產準備就緒」的階段，英特爾並沒有向任何代工客戶透露該流程資訊，但從多個訊息源來看，目前正在出貨的商品中已經採用這項技術。

至於三星也稱其8Mb MRAM的續航能力為106次，記憶期為10年。而三星技術最初將用於物聯網應用。三星研發中心首席工程師Yoon Jong Song表示，在將其用於汽車和工業應用之前，可靠性必須提高。三星已成功將技術從實驗室轉移到工廠，並將在不久的將來商用化。

三星並在28nm FDSOI 平台上宣稱，在可擴展性、形狀依賴性、磁性可擴展性等方面來衡量，STT-MRAM 目前被認為是最好的MRAM 技術。

什麼是MRAM

根據EETIME的報道，MRAM技術自1990年代起開始發展，但尚未取得廣泛的商業成功。三星研發中心首席工程師Yoon Jong Song說：「我認為現在是展示MRAM可製造和商業化成果的時候了！」Song同時也是該公司在IEDM發表論文的主要作者

隨著業界持續邁向更小技術節點，DRAM和NAND快閃記憶體(flash)正面對著嚴苛的微縮挑戰，MRAM因而被視為有望取代這些記憶體晶元的備選獨立式元件。此外，這種非揮發性記憶體由於具備快速讀/寫時間、高耐受度以及強勁的保留能力，也被視為極具吸引力的嵌入式技，適用於取代Flash和嵌入式SRAM。嵌入式MRAM被視為特別適用於像物聯網(IoT)裝置之類的應用。

主要在於它具有快速讀取寫入時間，高耐用性和優秀的保留性。嵌入式MRAM 被認為特別適用於例如物聯網(IoT) 設備之類的應用，也趕搭上5G 世代的列車。

隨著製造成本下降以及其他記憶體技術面臨可擴展性挑戰，嵌入式MRAM 正獲得更多消費性產品的關注。重要的是，隨著新工藝技術的發展，SRAM 單元的尺寸不會隨著剩餘的工藝而縮小，從這點來看，MRAM 變得越來越有吸引力。

自去年以來，格芯科技(Globalfoundries)一直在供應採用其22FDX 22-nm FD-SOI製程的嵌入式MRAM。但Objective Analysis首席分析師Jim Handy表示，他並未注意到有任何採用Globalfoundries嵌入式MRAM技術的任何商業化產品推出。

他說：「沒有人採用的原因在於他們還必須為其添加新材料。」

但隨著製造成本降低以及其他記憶體技術面對微縮挑戰，嵌入式MRAM越來越受青睞。Handy說：「重要的是，隨著新的製程技術進展，SRAM記憶體單元的尺寸並不會隨著其後的先進位程而縮小，因此，MRAM將會變得越來越有吸引力。」

聯電也對MRAM虎視眈眈

晶圓代工二哥聯電(2303)與下一代ST-MRAM(自旋轉移力矩磁阻RAM)大廠美商Avalanche共同宣布，兩家公司成為合作夥伴，共同開發和生產取代嵌入式記憶體的磁阻式隨機存取記憶體(MRAM)。同時聯電也將透過Avalanche的授權提供技術給其他公司。聯電根據此合作協議，於28納米CMOS製程上提供嵌入式非揮發性MRAM區塊供客戶將低延遲、超高效能及低功率的嵌入式MRAM記憶體模組整合至應用產品，並鎖定在物聯網、穿戴裝置、消費型產品，以及工業、車用電子市場的微控制器(MCU)和系統單晶元(SoC)上。

而聯電也提到，兩家公司也正考慮將合作範疇擴展至28納米以下的製程技術，利用Avalanche在CMOS技術的相容及可擴充特性，運用到各個先進位程。使這些統一記憶體(非揮發性及靜態隨機存取記憶體SRAM)能順利地移轉調配到下一世代的高整合性的微控制器(MCU)和系統單晶元(SoC)上。如此一來，系統設計者就可以在同樣的架構及連帶的軟體系統上直接修改而不需重新設計。

Avalanche的執行長及共同創辦人Petro Estakhri表示：「我們非常高興團隊里有像聯華電子這樣的世界級半導體晶圓專工的領導者。」聯電先進技術處洪圭鈞副總也表示：「隨著嵌入式非揮發性記憶體NVM解決方案在目前的晶元設計界日趨普及，晶圓代工產業已經為高成長的行業，如：新興消費和車用電子應用的客戶，建立了強大且堅實的嵌入式非揮發性記憶體解決方案組合。聯電很高興和Avalanche合作開發28納米MRAM，更期待能將此合作進程推升至聯電客戶的量產階段。」

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