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关于芯片:比较FRAM和MRAM的区别

本篇文章由专一于供给 MRAM,FRAM,SRAM 等存储芯片供应商英尚微电子具体介绍非易失性 MRAM 与 FRAM 之间的区别。

疲劳

MRAM 技术应用磁态进行数据存储。在两种状态之间切换磁极化不须要原子的静止,因而 MRAM 器件没有磨损机制。FRAM 中的位存储须要响应电场,使其固有的电偶极子(在 Pb(Zr,Ti)O3 的状况下,氧八面体中的 Ti4+ 离子)挪动。随着工夫的流逝,电容器中自由电荷的积攒和其余离子缺点将越来越妨碍偶极子的挪动,此外与铁电偶极子的氢键键合是一种已知的磨损机制,这就是为什么 CMOS 中须要关注 H2 净化的起因 BEOL 制作 FRAM。

保留 / 相同状态保留
FRAM 技术在存储元件的磁滞行为中具备固有的不对称性。与顶部电极相比,底部电极具备更高的热收支,导致铁电元件的优选偶极子定向。随着工夫的流逝,该优选取向最终将变得如此占主导地位,以至于内部编程电压将不再可能将偶极子从新取向出优选取向。存储单元被锁定为首选方向,从而导致存储位故障。

FRAM 技术的另一个问题是响应较低的读取电压会升高极化(信号)。在写入操作期间将残缺的电源电压施加到电容器,然而在读取操作期间,只有一部分电压会施加到铁电元件,因为读取电压在寄生电容和铁电电容之间调配。后果,在随后的读取中,状态之间的电压裕度减小,并最终导致无奈辨别状态。

低温数据保留
超过 85°C 的环境工作温度会减速 FRAM 的磨损,因为会积累自由电荷,从而导致烙印。

Everspin MRAM 在精心设计的试验中失去了证实,能够在 125°C 的温度下将数据保留长达 20 年。

扩大温度
扩大温度的 FRAM(工业和汽车(AEC-Q1001 级))通常须要应用 2T-2FC 体系结构。这种架构容许自参考读取,以弥补较高工作温度下的弱化极化(信号余量)。

Everspin MRAM 不须要更改其余架构即可满足工业和汽车温度要求。

制造业
Everspin MRAM 产品应用规范的商用 CMOS 制作技术制作。磁性元件建设在两个 Cu 金属层之间,通常是最初一个和倒数第二个金属层。除了在金属沟槽中增加磁性覆盖层之外,与规范 BEOLCMOS 工艺没有任何偏差。

FRAM 产品集成在第一个 BEOL 金属层之前的 W 插头上。在 FRAM 工艺的低温下(沉积 PZT 膜须要 650℃),W 形插头容易氧化,因而缺点管制成为一个挑战。

在返回规范 BEOLCMOS 解决之前,必须将铁电电容器封装在 AlOx 中,以避免 H2 扩散到其余铁电元件中。

可扩展性
在 65 纳米或更小的制作节点上,将须要 3D 架构来构建铁电(FRAM)元件。随着特色尺寸的减小,烙印或铁电偶极子的非优选取向的危险会减少。Everspin MRAM 应用规范的 CMOS 技术,具备更大的可扩展性,同时性能尺寸减小,而老本却不高。

比拟 FRAM 和 MRAM(MR0A08A 与 FM28V100,2.7V 至 3.6V)

MRAM 益处
源自浮栅技术的传统可写非易失性存储器应用电荷泵在芯片上产生高电压(10V 或更高),以迫使载流子通过栅极氧化物。因而,存在长的写入提早,高的写入功率,并且写入操作实际上对存储单元具备破坏性。浮动门设施无奈反对超过 10e6 次访问的写操作。从一个角度来看,应用 EEPROM 以 1 个样本 / 秒的速度记录数据的数据记录器将在不到 12 天的工夫内磨损。相比之下,Everspin MRAM 产品简直提供有限的耐用性(10e16 次访问)。

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