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台工研院MRAM技术,比台积电和三星更稳定

2019-12-10 14:15 次阅读

台工业技术研究院10日于美国举办的国际电子元件会议(IEDM)中发表铁电存储器(FRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)等6篇技术论文。其中,从研究成果显示,工研院相较台积电、三星的MRAM技术更具稳定、快速存取优势。

台工研院电光系统所所长吴志毅表示,5GAI时代来临,摩尔定律一再向下微缩,半导体走向异质整合,而能突破既有运算限制的下一代存储器将扮演更重要角色,工研院新兴的FRAM、MRAM读写速度比大家所熟知的闪存快上百倍、甚至千倍,而都是非挥发性存储器,均具备低待机功耗、高处理效率优势,未来应用发展潜力可期。

台工研院MRAM技术,比台积电和三星更稳定

他进一步指出,FRAM的操作功耗极低,适合物联网、可携式设备应用,主要研发厂商是德仪、富士通;MRAM速度快、可靠性好,适合需要高性能的场域,如自驾车、云端数据中心等,主要开发厂商有台积电、三星、英特尔、格芯等。

MRAM技术开发方面,工研院发表自旋轨道转矩(Spin Orbit Torque,SOT)相关成果,并透露该技术已成功导入自有的试量产晶圆厂,持续走向商品化。

工研院解释,相较台积电、三星等即将导入量产的第2代MRAM技术,SOT-MRAM为以写入电流不流经元件磁性穿隧层结构的方式运作,避免现有MRAM操作时,读、写电流均直接通过元件对元件造成损害的状况,同时也具备更稳定、更快速存取数据的优势。

FRAM方面,现存FRAM使用钙钛矿(Perovskite晶体作为材料,而钙钛矿晶体材料化学成分复杂、制作不易且内含的元素会干扰硅电晶体,因此提高了FRAM元件尺寸微缩难度与制造成本。工研院成功以易取得的氧化铪锆铁电材料替代,不但验证优异元件可靠度,并将元件由二维平面进一步推展至三维立体结构,展现出应用于28纳米以下嵌入式存储器的微缩潜力。

另一篇FRAM论文中,工研院使用独特量子穿隧效应达到非挥发性储存的效果,通过氧化铪锆铁电穿隧接面,可使用比现有存储器低上1000倍的极低电流运作,并达到50纳秒的快速存取效率与大于1000万次操作的耐久性,此元件将来可用于实现如人脑中的复杂神经网络,进行正确且有效率的AI运算。

IEDM为指标性半导体产业技术年度高峰会议,每年由来自全球最顶尖的半导体与纳米科技专家一同探讨创新电子元件发展趋势,工研院此次发表多篇重要论文,成为新兴存储器领域中发表最多篇数者,同时发表论文的机构包括台积电、英特尔、三星等顶尖半导体企业。

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