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『相继投入』被视为梦幻存储的MRAM 为何吸引半导体大厂相继投入？

目前存储市场以DRAM与NAND Flash为主流 ， 而近年来 ， 在人工智能、5G 等需求推升下 ， 新兴存储MRAM(磁阻式随机存取存储) 逐渐成为市场焦点 ， 是什么原因吸引台积电、英特尔与三星等半导体大厂 ， 相继投入研发？
随着半导体产业持续朝更小的技术节点迈进 ， DRAM(动态随机存取存储)与NAND Flash(闪存) 开始面临微缩挑战 ， DRAM 已接近微缩极限 ， 而NAND Flash 则朝3D转型 ， 除微缩越趋困难外 ， 在高速运算上也遭遇阻碍 。
『相继投入』被视为梦幻存储的MRAM 为何吸引半导体大厂相继投入？
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而在人工智能、5G 时代来临下 ， 数据需求量暴增 ， 随着摩尔定律持续向下微缩 ， 半导体业者加大对新兴存储的研发与投资力道 ， 开始寻求成本更佳、速度更快、效能更好的储存解决方案 。
目前新兴存储主要包括铁电随机存取存储(FRAM)、相变化随机存取存储(PRAM)、磁阻式随存取存储(MRAM) 及可变电阻式随机存取存储( RRAM) 等 ， 其中又以MRAM最被看好、最受业界期待 。
MRAM属于非挥发性存储技术 ， 是利用具高敏感度的磁电阻材料制造的存储 ， 断电时 ， 所储存的数据不会消失 ， 耗能较低；读写速度快 ， 可媲美SRAM(静态随机存取存储) ， 比Flash 速度快上百倍、甚至千倍；在存储容量上能与DRAM 抗衡 ， 兼具处理与储存资讯功能；且数据保存时间长 ， 适合需要高性能的场域 。
除效能上的优点外 ， 相较于 DRAM、SRAM 与 NAND Flash 等存储面临微缩困境 ， MRAM 特性可满足制程微缩需求 。目前 DRAM 制程停滞在 1X纳米 ， 而 Flash 走到 20纳米以下后 ， 朝 3D 制程转型 ， MRAM 制程可推进至 10纳米以下 。至于 SRAM ， 则在成本与能量损耗上 ， 遭遇严峻挑战 。
在具备Flash 的非挥发性技术、SRAM 的快速读写能力、DRAM 的高元件集积度等特性之下 ， MRAM 未来发展潜力备受期待 ， 已被半导体业界视为下世代的梦幻存储技术 ， 成为人工智能与机器学习应用上 ， 可替代SRAM 的新兴存储 。
也因此 ， 除晶圆代工龙头台积电外 ， 包括英特尔、三星、格芯等 IDM 厂与晶圆代工厂 ， 相继投入 MRAM 研发 ， 盼其能成为后摩尔定律时代的新兴储存解决方案 。
MRAM 与DRAM、NAND Flash 及SRAM 等存储概念全然不同 ， MRAM 的基本结构是磁性隧道结 ， 研发难度高 ， 目前主要为两大类别：传统MRAM 及STT-MRAM ， 前者以磁场驱动 ， 后者则采自旋极化电流驱动 。
目前各家半导体大厂主要着眼 STT-MRAM ， 且越来越多嵌入式解决方案诞生 ， 以取代 Flash、EEPROM 和 SRAM 。三星采28纳米FD-SOI(完全空乏型硅绝缘层金氧半晶体管) 制程制造；格芯同样FD-SOI 技术 ， 但制程已推进至22纳米；英特尔也采用基于FinFET(鳍式场效晶体管) 技术的22纳米制程 。
台积电则是早在2002 年 ， 就与工研院签订MRAM 合作发展计画 ， 目前正开发22纳米嵌入式STT-MRAM ， 采用超低漏电CMOS(互补式金属氧化物半导体) 技术 ， 已完成技术验证、进入量产 ， 并将持续推进16纳米STT-MRAM 开发 ， 以支持下世代嵌入式存储MCU、车用电子元件、物联网及人工智能等多项新应用 。
【『相继投入』被视为梦幻存储的MRAM 为何吸引半导体大厂相继投入？】据研调机构 Yole Développement 指出 ， 到 2024 年 ， STT-MRAM 市场规模可望达到 18 亿美元 ， 其中嵌入式方案产值约 12 亿美元、独立元件约 6 亿美元 。未来几年 ， 虽然 DRAM 与 NAND Flash 将持续站稳存储市场主导地位 ， 但随着各家半导体大厂相继投入发展 ， 成本也将逐步下降 ， 进一步提升 MRAM 的市场普及率 。


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