Everspin自成立長期以來一直是MRAM產(chǎn)品開發(fā)的領(lǐng)導(dǎo)者,向市場展示了其28nm單機(jī)1Gb STT-MRAM芯片。everspin在磁存儲(chǔ)器設(shè)計(jì),制造和交付給相關(guān)應(yīng)用方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)在半導(dǎo)體行業(yè)中是獨(dú)一無二的。
Everspin擁有超過600項(xiàng)有效專利和申請的知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合,在平面內(nèi)和垂直磁隧道結(jié)(MTJ)STT-MRAM位單元的開發(fā)方面處于市場領(lǐng)先地位。本文主要介紹描述了圖1所示的具有28nm CMOS的1Gb 1.2V DDR4 STT-MRAM的產(chǎn)品化和優(yōu)異的性能,是產(chǎn)品其能夠在-35C至110C的工業(yè)溫度范圍內(nèi)使用。
圖1. Everspin 40nm 1.5nm DDR3 256 Mb(頂部)和1.2V DDR4 28nm 1 Gb(底部)STT-MRAM產(chǎn)品的俯視圖。
MRAM器件主要由兩個(gè)BEOL金屬層之間的磁性可編程電阻器實(shí)現(xiàn),如下列的圖2所顯示。
圖2顯示了1 Gb陣列中的pMTJ位以及芯片的BEOL金屬化中的相鄰邏輯區(qū)域的集成。
磁隧道結(jié)(MTJ)由具有高垂直磁各向異性的固定磁層,MgOx隧道勢壘及自由磁層組成。施加臨界電壓后,自旋極化電子的電流通過MgOx隧穿勢壘而將自由層的極化翻轉(zhuǎn)為平行或反平行磁狀態(tài),分別顯示了對讀取電流的低電阻或高電阻。
自由層還可以針對不同的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。在寫入的過程中,未觀察到回跳或切換的異常,這可以表明從-35C到110C的工業(yè)應(yīng)用溫度范圍,切換可靠性的窗口比較大。DIMM循環(huán)表明耐久性壽命大于2e11個(gè)循環(huán)的周期。圖3則顯示了溫度對數(shù)據(jù)保存的影響,數(shù)據(jù)在85℃的情況下可保存10年,而在100℃下僅保存3個(gè)月。
圖3.一組1Gb裸片的數(shù)據(jù)保留(DR)烘烤的失效時(shí)間與溫度的關(guān)系。實(shí)線擬合表示在85°C情況下為10年的DR,在100°C情況下為3個(gè)月的DR。
審核編輯:劉清
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