取代SRAM，MRAM又走近了一步！

2020-08-15 14:00:19 来源: 半导体行业观察

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来源：内容编译自「 IEEE 」，谢谢。

位于加利福尼亚州弗里蒙特的MRAM初创公司Spin Memory表示，它已经开发出一种晶体管，可以大大缩小MRAM和电阻性RAM的尺寸。据该公司称，该设备还可以克服DRAM中一个名为Row Hammer的顽固安全漏洞。

Spin Memory的垂直环绕栅晶体管可以缩小MRAM和RRAM存储单元。

Spin Memory将设备称为“通用选择器”（Universal Selector）。在存储器单元中，选择器是用于访问所述存储器元件——MRAM中的一个磁隧道结。也是RRAM的一种电阻材料RRAM，也就是DRAM的电容器。这些通常内置于硅的主体中，而存储元件则构造在其上方。使选择器更小并简化与选择器接触的互连的布局，可以使存储单元更紧凑。

一般而言，晶体管是在硅平面的水平上构建的。当设备开启时，电流流过源极和漏极之间的沟道区域。通用选择器使该几何体倾斜90度。源极在底部与埋在硅中的导体相连，沟道区域是垂直的硅柱，漏极在顶部。栅极是器件中控制电荷流动的部分，四周围绕着沟道区离子。

“通用选择器”就像普通的晶体管一样，但是倾斜了90度。存储元件（通常为MRAM）连接到设备上方的漏极。

这种垂直的gate-all-around 器件类似于用于制造当今的多层NAND闪存存储芯片的器件。但是Spin Memory的设备仅跨越一层，并且被调整为在低得多的电压下运行。

据该公司称，这种垂直设备将使DRAM阵列密度提高20％至35％，并使制造商可以在同一区域内将多达MRAM或RRAM存储器的容量提高五倍。

选择器是Spin Memory正在开发的三项发明中的一部分，以促进MRAM的采用。另外两个是改进的磁隧道结，以及一种电路设计，这些都可以提高MRAM的耐用性和读写速度，并消除错误源。该公司产品开发高级副总裁Jeff Lewis表示，这种结合将使MRAM的性能达到与SRAM（当今CPU和其他处理器中嵌入的超快存储器）相当的水平。

使用“通用选择器”可以实现更紧凑的存储单元设计。

Lewis说：“由于其已知的猥琐问题，将SRAM用作主要的片上存储器正成为问题。” 由于MRAM只是一个晶体管和一个磁性隧道结，因此有一天可以比由六个晶体管组成的SRAM具有更高的密度优势。更重要的是，与SRAM不同，即使在存储单元没有电源的情况下，MRAM也会保留其数据。但是，目前，MRAM单元比SRAM大得多。“我们的主要目标之一是为MRAM设计一个较小的单元，以使其作为SRAM替代品具有更大的吸引力。”

有了DRAM（计算机选择的主要内存），通用选择器具有一个有趣的副作用：它应使内存不受 Row Hammer的影响。当一行DRAM单元快速充电和放电时，会发生此漏洞。（基本上，以极高的速率翻转位。）此操作产生的杂散电荷可以迁移到相邻的单元格行，从而破坏该位的位。

Row Hammer是DRAM可靠性和安全性的主要问题之一，长期以来一直困扰着存储器行业。作为DRAM长期以来的主要干扰问题，随着单元的缩小， Row Hammer.只会成为一个更大的问题，” 思科系统公司设备可靠性专家Charles Slayman说。

而据刘易斯称，由于晶体管通道位于硅主体之外，因此该新器件不受此问题的影响，因此它与漂移电荷隔离。他说：“这是排除Row Hammer的根本原因。”

为了在DRAM中使用，可能必须将设备缩小很多。但是改善MRAM是近期目标。这将涉及优化驱动电流和设备其他方面的强度。

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