广告

突破技术局限,新一代MRAM放眼更广泛应用

2021-11-30 15:02:07 Gary Hilson 阅读:
在MRAM这类内存写入时,组件的穿隧氧化层会承受的庞大电压,使得数据的保存、写入耐久性,以及写入速度三者往往不可兼得,必须有所权衡。这意味着...

法国的内存新创公司Antaios执行长Jean-Pierre Nozières接受《EE Times》采访时表示,自旋轨道扭矩(Spin-orbit-torque,SOT) MRAM可解决自旋转移扭矩(Spin-transfer torque,STT) MRAM目前面临的“三难困境”(trilemma)。Ff4ednc

在MRAM这类内存写入时,组件的穿隧氧化层(tunnel oxide)会承受的庞大电压,使得数据的保存、写入耐久性,以及写入速度三者往往不可兼得,必须有所权衡。这意味着即使STT MRAM技术已经接近成熟,其受到的限制仍让它无法满足高速RAM应用必须兼具高速写入、无限耐久性,以及可接受的数据保存能力之需求。Ff4ednc

Ff4ednc

SOT-MRAM在写入时,磁性组件──即所谓的磁穿隧接面(Magnetic Tunnel Junction)──不需要通过大电流;电流是流经相邻的“SOT”金属线。(图片来源:Antaios)Ff4ednc

成立于2017年的Antaios在2019年开始加大力道开发采用SOT的第三代MRAM。Nozières解释,SOT是一种自旋电子效应,可望克服STT-MRAM和前几代MRAM技术遭遇的限制,而且不需要大幅度改变制程。SOT-MRAM藉由完全免除写入过程中穿隧氧化层上的高电压,解决了MRAM的三难困境,并让组件在本质上具备无限耐久性。Ff4ednc

“目前的技术限制让MRAM只能作为嵌入式闪存的替代品,因为遭遇保存性、速度和耐久性无法兼得的三难困境;”Nozières表示,克服该限制之后,开启了让MRAM替换各种替换现有内存的可能性,包含前一代MRAM无法着墨的高速应用闪存与SRAM等。Ff4ednc

Nozières指出,SOT-MRAM的另一个固有优势是免除了数据保存时的漏电流问题,也不会受到电离辐射对数据的干扰;两者都是SRAM会有的严重问题。由于写入速度非常高,SOT-MRAM写入时的耗能也可望比STT-MRAM低许多;“这是系统效能上的一个大跃进。”Ff4ednc

Ff4ednc

SOT与现今的STT MRAM相同,以自旋转移效应为基础,但不需要磁性层让电流自旋极化。自旋源自于SOT层材料晶格的自旋轨道互动。(图片来源:Antaios)Ff4ednc

SOT-MRAM的早期应用之一包括CPU的末阶高速缓存(last-level-cache,L3快取),无论是作为传统嵌入式架构的一部分,或是以一种晶粒迭晶粒(die-on-die)的3D组装技术堆栈不同制程晶圆的方式,为高阶CPU提供非常大的高速缓存。Nozières表示,这两种都和开发中的SOT-MRAM制程完全兼容。Ff4ednc

SOT-MRAM另一个前景看好的用途,是边缘装置中的人工智能(AI);这类装置大多采用冯纽曼(von Neumann)架构,使用大量的芯片外(off-chip)内存。而芯片内(on-chip)的SOT-MRAM可以像闪存/工作内存一样运作,其速度和耐久性是关键,同时功率也必须要低。Ff4ednc

微控制器架构也可以从SOT-MRAM受益。目前独立闪存的“控制储存”(control store)功能区块和SRAM区块架构,类似于在书架上不断地重新排列书籍以容纳新书。Nozières表示:“不停交换书架上的书要花很多时间和能量,而那正是微控制器内部运作的方式。”Ff4ednc

由于SOT-MRAM可以同时实现类似于嵌入式闪存的资料保存能力,而且主存储器的读写周期时间在10ns以内,因此它可以使用单个“就地执行”(execute-in-place,XIP;或译“芯片内执行)区块,进而在功率、性能以及成本上有显著改善。Ff4ednc

Nozières指出,SOT-MRAM仍有很长的路要走,Antaios的策略是不一手包办所有事情,而是建立伙伴关系,包括产品制造。Ff4ednc

2020年,Antaios获得了由法国创投公司Innovacom和Sofimac Innovation,以及位于美国硅谷的应材(Applied Materials)旗下创投部门Applied Ventures的资金。Nozières表示,该公司正积极寻求利用MRAM周遭生态系统,并以停业的Spin Memory为借镜;后者就是因为想要什么都自己做,包括制造,而烧光了大笔现金。Ff4ednc

现今的STT MRAM技术与SOT与类似,是以自旋转移效应为基础,但不需要磁性层来让电流自旋极化。自旋源自于SOT层材料晶格的自旋轨道互动。Nozières表示,这让那些已经在生产MRAM的主要晶圆代工业者可以直接将SOT做为现有MRAM技术的延展,不需要再向市场宣传得花费数亿美元导入新工具和原料。Ff4ednc

他将STT-MRAM和SOT-MRAM比喻为培根生菜西红柿(BLT)三明治,只是组合成分的顺序不同而已。不过尽管这个比喻听起来很简单,SOT-MRAM仍处于起步阶段,预计要到2024年才能真正进军商业化应用。Ff4ednc

 (原文发表于AspenCore旗下EDN姐妹媒体EETimes,参考链接:Spin-Orbit-Torque Tackles MRAM Constraints,本文同步刊登于《电子工程专辑》杂志2021年11月号)Ff4ednc

责编:DemiFf4ednc

本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Gary Hilson
EE Times特约编辑。Gary Hilson是一位自由撰稿人和编辑,曾为北美地区的印刷和电子出版物撰写过大量稿件。 他感兴趣的领域包括软件、企业级和网络技术、基础研究和教育市场,以及可持续交通系统和社会新闻。 他的文章发表于Network Computing,InformationWeek,Computing Canada,Computer Dealer News,Toronto Business Times,Strategy Magazine和Ottawa Citizen。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 用水泥和炭黑制造储能超级电容器 一项新的研究表明,人类最普遍的两种历史材料,水泥和炭黑(类似于非常细的木炭),可能会成为新型低成本储能系统的基础。该技术可以在可再生能源供应出现波动的情况下使能源网络保持稳定,从而促进太阳能、风能和潮汐能等可再生能源的使用。
  • 一种用于电路板回收的新基材:遇水能溶 英国的Jiva Materials公司开发了一种新型的PCB基材Soluboard,这种基材是由天然纤维包裹在一种无卤的聚合物中制成的,与行业内经常使用的FR-4基材不同,这种材料只要在90摄氏度左右的热水中浸泡30分钟,就可以分层溶解···
  • 美国公司声称发现室温超导材料,被授予了高于室温的第二 位于美国佛罗伦萨州的Taj Quantum的公司在社交媒体宣布,被授予了高于室温的第二类超导体专利。据称,这种独特的 II 型超导体(专利号:17249094)可在较宽的温度范围内工作,包括远高于室温的温度,从约 -100° F (-73° C) 到约 302° F (150° C) - 这是一种特性这在超导体世界中并不常见。
  • 机器人版的ChatGPT,谷歌新模型泛化能力大幅提高 7月28日,Google DeepMind宣布以训练AI聊天机器人的方式训练了一款全新的机器人模型Robotic Transformer 2(RT-2),这是一种新颖的视觉-语言-动作(VLA)模型,可以从网络和机器人数据中学习,并将这些知识转化为机器人控制的通用指令。
  • 俄罗斯“贝加尔湖”基准测试对比英特尔和华为芯片,惨败 俄罗斯服务器处理器 Baikal-S 的开发人员将其性能与美国和中国的同类芯片进行了比较。涉及六个流行指标。
  • 英伟达惨遭背刺,这个SDK让AMD平台也能运行CUDA 近日,AMD正式推出了HIP SDK,这是ROCm生态系统的一部分,基于开源ROCm解决方案,HIP SDK使消费者可以在各类GPU上运行CUDA应用,为专业和消费级GPU提供CUDA支持。
  • 麻省理工发现新型量子磁铁释放电子潜力 研究人员发现了如何控制异常霍尔效应和贝里曲率来制造用于计算机、机器人和传感器的柔性量子磁体。
  • 电池能用三十年?美国Ener Venue称推出革命性电池技术 三元锂离子电池的理论寿命约为800次循环,磷酸铁锂约为2000次,而钛酸锂据说可以达到1万次循环,也就是说常规普通人使用的锂离子电池每天完全充放电三次,最多也就能用上几年的时间。虽然相较于铅酸电池200-300次的循环寿命来说,这已经是很大幅度的提升了,但现在有一家公司宣称他们的电池可以充放电30000次,每天充放电三次,能用30年。
  • 测试中比友商温度低14度,一加天工散热系统怎么做到的? 7月27日,一加在2023年ChinaJoy上发布了全球首创的散热技术,即航天级三维立体散热系统“天工散热系统”,这是一加的又一次新的尝试,让我们一起来了解一下。
  • 万物电气化:探索绿色未来之路 在本文中,我们将重点介绍美国年度脱碳展望(ADP)2022报告中的一些重要发现。本报告着眼于实现净零经济的各种情景。我们在本文中重点关注的方法称为“中心情景”,它遵循到2050年实现净零排放的时间表。
  • 韩国造世界首个室温超导体,闹剧还是新的未来? 7月22日,韩国的一个科研团队在预印本网站arXiv平台上上传了两篇论文,声称发现了世界上首个常压室温超导体,这种材料是一种改性铅磷灰石名为LK-99,超导临界温度在127摄氏度,即400K以上,而且在常压下就具备超导性。
  • 下一个医疗前沿:网联可穿戴设备 医疗和消费级可穿戴设备将继续增强连接性和电池寿命,以实现对血压、体温和身体水分等多种生物标志物的实时和非侵入性监测。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了