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台积电|新存储技术现变局，台积电优势显现提前布局

台积电|新存储技术现变局，台积电优势显现提前布局

可变电阻式随机存取存储器（RRAM）为代表的新兴存储技术逐渐成为市场热点 。 全球领先的晶圆代工厂台积电对此进行了提前布局 。

媒体8月15日报道 ， 随着半导体制造技术持续朝更小的技术节点迈进 ， 传统的DRAM和NAND Flash面临越来越严峻的微缩挑战 ， DRAM已接近微缩极限 ， 而NAND Flash则朝3D方向转型 。

此外 ， 传统存储技术在高速运算上也遭遇阻碍 ， 处理器与存储器之间的“墙”成为了提升运算速度和效率的最大障碍 。 特别是AI的发展 ， 数据需求量暴增 ， “墙”的负面效应愈加突出 ， 越来越多的半导体厂商正在加大对新兴存储技术的研发和投资力度 ， 寻求成本更佳、速度更快、效能更好的存储方案 。
在过去几年里 ， 包括台积电、英特尔、三星、格芯等晶圆代工厂和IDM ， 相继大力投入MRAM 研发 ， 而且主要着眼于STT-MRAM ， 也有越来越多的嵌入式解决方案诞生 ， 用以取代Flash、EEPROM和SRAM 。 早在2002年 ， 台积电就与工研院签订了MRAM合作发展计划 。 近些年 ， 该公司一直在开发22nm制程的嵌入式STT-MRAM ， 采用超低漏电CMOS技术 。
【台积电|新存储技术现变局，台积电优势显现提前布局】2018年 ， 台积电进行了eMRAM芯片的“风险生产” ， 2019年生产采用22nm制程的eReRAM芯片 。 2019年 ， 台积电在嵌入式非易失性存储器技术领域达成数项重要的里程碑：在40nm制程方面 ， 该公司已成功量产Split-Gate（NOR）技术 ， 支持消费类电子产品应用 ， 如物联网、智慧卡和MCU ， 以及各种车用电子产品 。 在28nm制程方面 ， 该公司的嵌入式快闪存储器支持高能效移动计算和低漏电制程平台 。
在ISSCC 2020上 ， 台积电发布了基于ULL 22nm CMOS工艺的32Mb嵌入式STT-MRAM 。 该技术基于台积电的22nm ULL（Ultra-Low-Leakage）CMOS工艺 ， 具有10ns的极高读取速度 ， 读取功率为0.8mA/MHz/bit 。 对于32Mb数据 ， 它具有100K个循环的写入耐久性 ， 对于1Mb数据 ， 具有1M个循环的耐久性 。 它支持在260°C下进行90s的IR回流焊 ， 在150°C下10年的数据保存能力 。 它以1T1R架构实现单元面积仅为0.046平方微米 ， 25°C下的32Mb阵列的漏电流仅为55mA 。
目前 ， 台积电已经完成22nm嵌入式STT-MRAM技术验证 ， 进入量产阶段 。 在此基础上 ， 该公司还在推进16nm制程的STT-MRAM研发工作 。
除了MRAM ， 台积电也在进行着ReRAM的研发工作 ， 并发表过多篇基于金属氧化物结构的ReRAM论文 。
工研院电光所所长吴志毅表示 ， 由于新兴存储技术将需要整合逻辑制程技术 ， 因此现有存储器厂商要卡位进入新市场 ， 门槛相对较高 ， 而台积电在这方面具有先天优势 ， 因为该公司拥有很强的逻辑制程生产能力 ， 因此 ， 台积电跨入新兴存储市场会具有竞争优势 。
据悉 ， 工研院在新兴存储技术领域研发投入已超过10年 ， 通过元件创新、材料突破、电路优化等方式 ， 开发出了更快、更耐久、更稳定、更低功耗的新一代存储技术 ， 目前 ， 正在与台积电在这方面进行合作 。 未来 ， 台积电在新兴存储器发展方面 ， 工研院将会有所贡献 ， 但具体内容并未透露 。


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