everspin展示28nm单机1Gb STT-MRAM芯片

Posted 2020-11-24

Everspin自成立长期以来一直是MRAM产品开发的领导者，向市场展示了其28nm单机1Gb STT-MRAM芯片。everspin在磁存储器设计，制造和交付给相关应用方面的知识和经验在半导体行业中是独一无二的。Everspin拥有超过600项有效专利和申请的知识产权组合，在平面内和垂直磁隧道结（MTJ）STT-MRAM位单元的开发方面处于市场领先地位。本文主要介绍描述了图1所示的具有28nm CMOS的1Gb 1.2V DDR4 STT-MRAM的产品化和优异的性能，是产品其能够在-35C至110C的工业温度范围内使用。

图1. Everspin 40nm 1.5nm DDR3 256 Mb（顶部）和1.2V DDR4 28nm 1 Gb（底部）STT-MRAM产品的俯视图。

MRAM器件主要由两个BEOL金属层之间的磁性可编程电阻器实现，如下列的图2所显示。

图2显示了1 Gb阵列中的pMTJ位以及芯片的BEOL金属化中的相邻逻辑区域的集成。

磁隧道结（MTJ）由具有高垂直磁各向异性的固定磁层，MgOx隧道势垒及自由磁层组成。施加临界电压后，自旋极化电子的电流通过MgOx隧穿势垒而将自由层的极化翻转为平行或反平行磁状态，分别显示了对读取电流的低电阻或高电阻。自由层还可以针对不同的应用进行优化。在写入的过程中，未观察到回跳或切换的异常，这可以表明从-35C到110C的工业应用温度范围，切换可靠性的窗口比较大。DIMM循环表明耐久性寿命大于2e11个循环的周期。图3则显示了温度对数据保存的影响，数据在85℃的情况下可保存10年，而在100℃下仅保存3个月。

图3.一组1Gb裸片的数据保留（DR）烘烤的失效时间与温度的关系。实线拟合表示在85°C情况下为10年的DR，在100°C情况下为3个月的DR。

everspin STT-MRAM 1Gb型号规格