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1Gb STT-MRAM芯片。everspin在磁存儲器設(shè)計，制造和交付給相關(guān)應(yīng)用方面的知識和經(jīng)驗在半導(dǎo)體行業(yè)中是獨一無二的。

Everspin擁有超過600項有效專利和申請的知識產(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BEOL金屬層之間的磁性可編程電阻器實現(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個月。

圖3.一組1Gb裸片的數(shù)據(jù)保留（DR）烘烤的失效時間與溫度的關(guān)系。實線擬合表示在85°C情況下為10年的DR，在100°C情況下為3個月的DR。

審核編輯：劉清