作者： Dave Eggleston戴夫-埃格莱斯顿

最近有很多关于嵌入式 MRAM（eMRAM）的新闻，这是有原因的。 这项技术正迅速从研发阶段进入多家代工厂的商业化阶段，目前已被芯片设计人员所采用。最值得注意的是，GLOBALFOUNDRIES 刚刚宣布面向系统级芯片 (SoC) 设计人员推出 22FDX® 22nm FD-SOI eMRAM，并发布了 PDK、现成宏和 MPW，供客户进行原型开发。预计到 2018 年底，GF 和其他代工厂将进行风险生产，MRAM 目前正在成为一项重要的技术和市场颠覆者，有望取代嵌入式闪存，并增强用于汽车、物联网、消费和工业系统的 MCU 和 SoC 中的 SRAM。在未来，采用 eMRAM 的 FinFET 工艺也将出现，为未来的存储、网络和数据中心系统带来新的功能。

超强性能

MRAM 技术与 RRAM、相变、碳纳米管、铁电等其他几种非易失性存储器并行发展了几十年，最近，eMRAM 显然在所有新兴嵌入式存储器技术中占据了领先地位。eMRAM 为 SoC 设计人员提供了非常显著的性能优势：

• Very fast write speeds (<200ns)
• 极高的耐用性（~10E8 周期）
• 从逻辑 Vcc 开始运行（无需高压泵）
• 低能耗写入（比 eFlash 低 10 倍）
• 零位元组静态漏电（0 pA，而 SRAM 位元组则 >50pA）

与其他新兴 NVM 选项相比，eMRAM 具有更高的技术成熟度和性能优势：

• 深谙磁学物理
• 简单、可控的开关机制（无需成型或阶梯式写入）
• 单比特故障发生率低
• 演示 28 纳米以下的多兆字节阵列
• 产量高，可靠性强
• 完全融入先进的铸造生产工艺

eMRAM 可同时提供位密度、速度、耐用性，以及低功耗和非挥发性。eMRAM 性能卓越、技术成熟，这些综合优势是代工客户决定在其 28 纳米以下产品中使用 eMRAM 的关键因素。

跑步上路

eMRAM 可同时提供位密度、速度、耐用性，以及低功耗和非挥发性。eMRAM 性能卓越、技术成熟，这些综合优势是代工客户决定在其 28 纳米以下产品中使用 eMRAM 的关键因素。

从历史上看，eMRAM 一直被认为无法实现商业化，因为它在制造和可靠性方面存在一些障碍：材料复杂、高温下数据保存能力差、易受外部磁场影响，以及制造难度大、成本高。

要克服这些艰巨的挑战，业界必须直接解决材料和制造复杂性的问题，才能将不可靠的技术转变为可靠的技术。作为这一努力的一部分，主要的晶圆厂设备制造商与代工厂一起，率先推出了 eMRAM 专用 PVD 和蚀刻设备，实现了每小时 20 个晶圆（wph）的吞吐量，从而实现了具有竞争力的制造成本。

此外，GF 还特别改进了 eMRAM 的可靠性，对磁性材料进行了改良，以提供出色的数据保持能力和磁性抗扰度，包括

• 通过 260°C 回流焊，误码率低于 10ppm
• 125°C 时数据保存 15 年
• 磁抗扰度超过 1000 Oe

换句话说，过去阻碍 eMRAM 商业化的许多障碍现在都已被克服--通过代工厂和主要工厂设备制造商的共同努力，eMRAM 的可靠性和可制造性得到了解决。

启动 "杀手组合"

鉴于在可靠性和可制造性方面取得的这些新进展，eMRAM 现在迎来了大批量生产的市场机遇。随着全耗尽型绝缘体上硅（FD-SOI）衬底的广泛商业化，市场机会进一步扩大。

FD-SOI 上的 eMRAM 集同类最佳功能于一身，与其他块状硅产品相比，形成了不可抗拒的 "杀手组合"。eFlash 内置于硅中，而 eMRAM 的磁性元件则内置于金属层中，因此更容易在 FD-SOI 等逻辑工艺中实现，而且不会影响 FEOL 晶体管。此外，eMRAM 具有更高的耐用性和更快的写入速度，可提高 SoC 性能，而且写入能量低，可将功耗降低 80% 以上（与使用 eFlash 的 28nm 体硅相比）。

特别是，GF 业界领先的 22FDX eMRAM 平台具有出色的扩展性、卓越的射频 IP、超低漏电、功率岛控制，以及（终于！）具有 eFlash 或 SRAM 接口的 eMRAM 宏。GF 22FDX eMRAM 的多功能性首次实现了超高效存储器子系统，其电源循环不会造成时间或能量损失，因此适用于广泛的应用。

eMRAM 终于面世；GF 的 22FDX eMRAM 具有出色的可靠性和可制造性，SoC 设计人员可随时利用其卓越的性能和成熟的技术。

今天就使用 GF 的 22FDX "杀手组合 "设计您的 "杀手产品"！

测试 GF 的 22FDX 和嵌入式内存产品：

• GF 的嵌入式存储器技术简介
• GF 的超大规模集成电路研讨会技术论文：用于 GP-MCU 应用的 eMRAM
• GF 有关汽车 MCU eFlash 的 IMW 技术论文
• GF 的 22FDX 技术简介

关于作者

戴夫-埃格莱斯顿

Dave Eggleston 于 2015 年加入 GlobalFoundries，现任嵌入式存储器副总裁。Dave 负责 GlobalFoundries 的嵌入式易失性和非易失性存储器业务，以及相关的战略方向和计划。Dave 曾担任 Unity Semiconductor 的首席执行官兼总裁，该公司是 RRAM 行业的先驱，已被 Rambus 收购。他曾在 Rambus、美光（在美光建立并领导 NAND 系统工程组织）、闪迪和 AMD 担任技术执行管理职务。他在 NAND 闪存和下一代 ReRAM 存储器、存储系统使用和大批量制造方面拥有 28 项专利。他目前是两家 NVM 初创公司的董事会成员。他拥有圣克拉拉大学的电子工程硕士学位和杜克大学的电子工程学士学位。

作者： Dave Lammers戴夫-拉默斯

在我担任科技记者的这些年里，我很少目睹像汽车领域发生的事情这样有趣的故事。还有什么能比超越今天由全人类驾驶的汽油动力汽车的竞赛更引人入胜的呢？

年轻人，即所谓的X 代驾驶者，是否会接受自动驾驶和电动汽车？对安全、污染和自然资源的担忧是否会推动电动汽车和ADAS技术的发展？

是的，各国政府都在竞相确保本国汽车工业的领先地位。

GF 在汽车领域有很多优势。当我 1998 年搬到奥斯汀并开始报道摩托罗拉的汽车半导体业务时，我发现经理们对来自特许半导体制造有限公司（现为 GF 的一部分）的支持非常积极。此外，公司在德累斯顿设有工厂，毗邻欧洲领先的汽车原始设备制造商，这也是一大优势。

为了充分利用其优势，GF 将这些优势整合到一个全新的汽车平台 AutoPro™ 中。其目标是确保客户在一个平台上获得代工厂的所有汽车技术解决方案和制造服务，使客户能够快速获得质量认证，并最大限度地缩短产品上市时间。

毫无疑问，开发 ADAS 和电动汽车技术的工作正在快速推进。GF 汽车产品线管理副总裁马克-格兰杰（Mark Granger）在 GTC 2017 上预测，到 2020 年，将有 "几十万辆完全自动驾驶汽车 "上路行驶。

"未来 10 年、20 年、30 年，自动驾驶汽车将有机会真正拯救生命，并为老司机提供出行便利。据统计，全球（车祸）造成的生命损失相当于每周损失一架 747（满载乘客）。这是一个惊人的统计数字。如果我们能解决ADAS的安全难题，我们将为世界做出贡献。

为了实现这一目标，Granger 提出了一长串技术挑战，从激光雷达到图像处理，再到用于汽车的 5G。除了 ADAS 之外，他还提到了电动汽车领域可能同时出现的进步。

格兰哲说，汽车代表着 "大量机会，包括汽车周围的传感器，这样汽车就能看到、理解周围的世界并做出反应。汽车将成为车轮上的数据中心。而大部分的处理能力都将位于汽车内，因为没有人愿意坐在一辆依靠（无线）链接来驾驶的汽车里，即使是在停车场里。

GF 首席执行官Sanjay Jha 谈到了 ADAS 系统对传感器、雷达和集成电路参与 "实时管理 "的要求。

Jha 指出，一辆汽车以每小时 70 英里（即每秒 100 英尺）的速度行驶，必须能够在 100 英尺的距离内看到障碍物、做出决定并踩下刹车，因此 ADAS 系统必须能够在 "一毫秒内完成大量计算"。

支持 ADAS 的汽车将包括声纳和多达 16 个摄像头。"汽车必须能够在接收摄像头数据的同时采取制动措施。它将推动整个行业消耗平方公里的硅片，并带来从冯-诺依曼架构到分布式计算的变革。这将成为半导体行业巨大而有力的推动力。"

22FDX®技术的目标正是这些支持 ADAS 的汽车，其位于德国德累斯顿的 1 号工厂以及随后位于中国成都的 11 号工厂将提供汽车用集成电路。

Granger 指出，在汽车激光雷达方面，GF 正在与客户合作开发基于硅锗和 CMOS 的激光雷达解决方案。"我们正在 1 号厂房开发用于长距离雷达的 22FDX 和硅锗、用于短距离雷达的 40nm CMOS 或 22 FDX 以及用于摄像头传感器的 28nm 或 22nm。用于电动车窗和其他设备的控制器采用的是我们的成熟节点，当然，通过先进的节点，我们还支持将用于汽车集中控制的非常庞大的处理元件。"

总体而言，汽车集成电路总可用市场（TAM）将从现在的 350 亿美元增长到 2023 年的 540 亿美元。在传感器和处理能力的推动下，ADAS 内容的年均复合增长率将达到 20%，而模拟和电源仍将占据大部分市场份额。

"Granger说："GF拥有广泛的能力，可以为所有这些市场提供服务。

中国是一个空气污染严重的国家，观察中国在其中扮演的角色将非常有趣。中国政府正在通过减税和放宽获得汽车牌照的官僚程序，引导城市消费者购买电动汽车。

哪些公司、哪些国家将在未来的联网汽车市场中占据领先地位，这场竞赛正在进行。凭借 GF 在其主要工厂的经验、多样化的技术和全新的 AutoPro 平台，它似乎拥有了正确的工具来帮助客户在这场最激动人心的竞争中获胜。

关于作者

戴夫-拉默斯

Dave Lammers 是 Solid State Technology 的特约撰稿人，也是 GF's Foundry Files 的特约博主。Dave 于 20 世纪 80 年代初在美联社东京分社工作时开始撰写有关半导体行业的文章，当时正值该行业快速发展时期。1985 年，他加入了《电子时报》，在东京工作的 14 年中，他报道了日本、韩国和台湾的情况。1998 年，戴夫和妻子美惠子以及四个孩子搬到奥斯汀，成立了《电子时报》德克萨斯分社。戴夫毕业于圣母大学，并在密苏里大学新闻学院获得新闻学硕士学位。