目前在微控制器(MCU)上采用 MRAM 等新兴存储器并不普及,主要是因为这些新技术的成本比起 NOR 快闪存储器或 SRAM 更高。不过,随着制程微缩超过 14nm,预计情况将会发生变化…


随着越来越多具成本效益的应用选择磁阻随机存取存储器(MRAM),不仅为其带来了成长动能,业界生态系统也开始支持这一新兴存储器选择。


eVaderis 最近发布一项超低功耗 MCU 参考设计的共同开发计划,采用格芯(Globalfoundries)基于 22nm FD-SOI (22FDX)平台的嵌入式 MRAM 技术。两家公司正寻求支持一系列的低功耗应用,例如以电池供电的物联网(IoT)产品、消费和工业 MCU,以及汽车控制器。


Globalfoundries 近来积极经营 MRAM 领域,它是少数几家公开宣布在 2017 年底前至 2018 年量产 MRAM 的代工厂之一,并且也已经与 Everspin Technologies 展开深入合作——Everspin Technologies 是第一家从新兴 MRAM 获得商业动能的制造商。在 2017 年于日本举行的国际超大型集成电路技术、系统暨应用研讨会(VLSI-TSA 2018)上,Globalfoundries 在一篇技术论文中描述了 Everspin 将 eMRAM 推向 22nm 制程节点的进展,以及它如何为嵌入应用大幅提升数据保留效能。同时,Spin Transfer Technologies (STT)近期在商用化 MRAM 技术方面也取得了进展。


eVaderis 透过 Globalfoundries 的 FDXcelerator 合作伙伴计划设计其 MCU 技术,并有效利用 22FDX 平台的高效率电源管理功能。eVaderis 总裁兼执行长 Jean-Pascal Bost 在接受《EE Times》电话采访时表示,使用 Globalfoundries 的 eMRAM 用于让 eVaderis MCU 的各个部份频繁地上电,而不会导致典型的 MCU 性能损失,较上一代 MCU 的电池寿命更高 10 倍以上,芯片尺寸也大幅缩小。


eVaderis 在 eMRAM MCU 方面的进展反映该公司的预测:新兴存储器将在 2016 年取得明显成长动能,而不再等待业务到位。eVaderis 于 2014 年成立。Bost 表示该公司的目标在于以 MRAM 与 RRAM 等颠覆性的嵌入式存储器技术为基础,提供创新 IP 解决方案。目前该公司有三大内部团队,分别专注于设计自动化、制作工具以及系统。


整体而言,eVaderis 期望能将某一种存储器制程移植到另一种,从一家代工厂移植到另一座代工厂。eVaderis 创办人兼副执行长 Virgile Javerliac 说,该公司目前主要专注于为 MRAM 和 RRAM 等存储器开发高效率 IP。


Bost 说,自公司最初成立以来,许多情况已经发生变化了。「五年前,我们认为必定会在 40nm 时面对快闪存储器的挑战,而今情况并非如此。三家主要的代工厂都采用 MRAM 作为 28nm 及以下节点的非挥发性存储器解决方案,而且这些节点都不会再有快闪存储器。这对我们来说是个好消息。」

 

 

Vaderis 专注于具颠覆性的嵌入式 NVM 的产品,例如可提供类似嵌入式 SRAM 和 DRAM 性能的自旋传输力矩磁性随机存储器(STT-RAM)和电阻式随机存取存储器(RRAM)


Javerliac 表示,位元级的读写能力以及让客户直接存取编译器,有助于缩短产品上市时间。相较于宏观层面的快闪存储器,目前采用 MRAM 已能在逻辑层面工作了。「你可以在 CPU 中启用特定类型的功能。」他说,与 Flash 不同的是,你可以将技术分配用于整个系统中。


Bost 说,eVaderis 早期曾经进行了大量的客户访谈,目的在于了解对于 MRAM 和 RRAM 的性能期待。PRAM 带来了一些新的市场兴趣,因为它展现出可能成为某些应用的理想解决方案。他说:「这两种技术都有发展空间。但很显然,最大的市占率将会属于 MRAM。」


eVaderis 与 GlobalFoundries 共同开发使用 eMRAM 的 22FDX 参考设计,预计将在今年第四季上市。制程设计套件现已上市,采用多计划晶圆的 22FDX eMRAM 客户原型已在开发中。


Objective Analysis 首席分析师 Jim Handy 表示,迄今为止,在 MCU 上采用这些新兴存储器并不普及,主要是因为这些新技术比起 NOR 快闪存储器或 SRAM 的成本更高。他说:「随着制程微缩超过 14nm,预计将会发生变化,因为 NOR 无法再使用,而 SRAM 也开始变得越来越大。」


Handy 表示,eVaderis 支持低功耗 MRAM 的低功耗 MCU 听起来与电池供电设备非常相称。「MRAM 比快闪存储器更能持久储存数据。然而,无论是 NAND 还是 NOR,快闪存储器的写入都会长时间耗电,「强制预擦除更是耗电。」


他认为,MRAM 和其他新兴非挥发性技术的特点之一在于编程人员能够灵活地使用存储器。「他们不再需要将程式码限制在 NOR 的大小或限制数据只能在 SRAM 的大小,」Handy 说:「这不仅简化了设计,而且透过让同样基于 MRAM 的 MCU 用于多种应用中,可为某些客户节省成本。」