IBM und Samsung entwickeln 11-nm-STTMRAM

Diesen Monat feierte IBM das 20-jährige Jubiläum des MRAM- Projekts ( Magnetoresistive Random Access Memory ). Ziel war es zunächst, die Zelle mit einem elektromagnetischen Feld zu steuern. Jetzt hat sich das Projekt in die Entwicklung einer Speicherzelle mit Aufzeichnungsinformationen verwandelt, indem das Moment der Spinrotation durch ein Elektron übertragen wird. Diese Art von Speicher wird als STTMRAM (Spin-TransfertorqueMRAM) bezeichnet.

Gemeinsam mit IBM haben viele Partner an diesem Projekt gearbeitet. Das erste war Motorola. Dann - die Firmen Infineon, TDK, Micron und andere. Dank der Beteiligung von Spezialisten dieser Unternehmen konnte das Projekt von einem rein theoretischen Konzept in eine echte Technologie verwandelt werden. Mehrere Jahre lang war es aufgrund einer Reihe technischer Probleme schwierig, den Speicher auf eine hohe Dichte zu skalieren. Dieses Problem konnte jedoch noch gelöst werden. Und jetzt sind wir zusammen mit Samsung in der Endphase. Wir können sagen, dass die Entwicklung bereits kurz vor dem kommerziellen Start steht. Jetzt ist die Hauptaufgabe gelöst, Experten optimieren die Haupttechnologie und Hilfswerkzeuge. Die wichtigste Errungenschaft bei der Zusammenarbeit mit Samsung war die Übertragung der Zellstruktur von horizontal nach vertikal.


Ein Testmuster von STTMRAM ist jetzt bereit. Die Größe des Arbeitsteils der Zelle beträgt 11 nm. Dementsprechend wird dieser Speichertyp unter Verwendung einer 10-nm-Prozesstechnologie hergestellt. Die Zellenzugriffsgeschwindigkeit beträgt ungefähr 10 ns. Gemäß diesem Parameter befindet sich der neue Speicher neben DRAM und nicht NAND-Flash. STTMRAM ist als Hauptspeicher mit einer nahezu endlosen Ressource zum Umschreiben positioniert.

Ein weiterer Vorteil des neuen Produkts ist der geringere Stromverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Speichertypen - für die Aufzeichnung werden nur 7,5 μA benötigt.



Die Technologie der Übertragung des Spinmoments (Spin-Torque-Transfer-STT) oder des Schaltens mittels Spinübertragung verwendet Elektronen mit einem bestimmten Spinzustand (die sogenannten polarisierten Elektronen). Beim Durchgang durch eine ferromagnetische Schicht ändern diese Elektronen das intrinsische magnetische Moment der Schicht und richten ihre Magnetisierung neu aus ... Diese Methode reduziert die Strommenge, die zum Schreiben von Daten in eine Speicherzelle benötigt wird. Der Energieverbrauch beim Lesen und Schreiben wird nahezu gleich. Bei der herkömmlichen MRAM-Technologie mit zunehmender Dichte von Speicherzellen ist es auch erforderlich, den für die Aufzeichnung erforderlichen Strom zu erhöhen. Die neue Technologie wird für die Prozesstechnologie von 65 nm oder weniger relevant sein.

Der magnetoresistive Speicher hat ungefähr die gleiche Geschwindigkeit wie der SRAM und die gleiche Zelldichte. Der Stromverbrauch von MRAM ist jedoch viel geringer als der von DRAM. Darüber hinaus verschlechtert sich dieser Speicher, wie oben erwähnt, nicht mit der Zeit. Zusammen machen diese Eigenschaften des magnetoresistiven Gedächtnisses es wirklich universell. Es kann mehrere Speichertypen gleichzeitig ersetzen, einschließlich SRAM, DRAM, EEPROM und Flash. Dies führt zur Vereinheitlichung des Speichers auf verschiedenen Geräten und in verschiedenen Laufwerkstypen.

„Dank seiner Vorteile kann der MRAM-Chip die Kombination aus SRAM und Flash-Speicher in einigen Gerätetypen ersetzen, die mit ressourcenarmen Anwendungen arbeiten. Unser langfristiges Ziel ist es jedoch, eine auf SpinTorqueMRAM basierende Lösung für IBM Server zu entwickeln “, sagt Dr. Daniel Worledge), einer der Projektmanager für die Entwicklung eines neuen Speichertyps bei IBMResearch.

Am 7. November dieses Jahres veranstaltet unser Unternehmen ein Symposium zum 20. Jahrestag der Entwicklung von SpinTorque MRAM. Details zur Veranstaltung finden Sie unter diesem Link .

Source: https://habr.com/ru/post/de396691/