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MRAM能否助欧盟重新回到记忆体竞争队伍中?

* 来源 : * 作者 : admin * 发表时间 : 2021-06-30
微控制器中使用的嵌入式MRAM模组和资料储存晶片中的独立XPoint记忆体模组现如今都属于最前瞻的技术,但是只有时间才能证明哪些技术和应用将会成功,哪些仅仅是白忙一场…记忆体技术在电子系统中无所不在,用途也相当广泛:从储存资料到快取、缓冲,以及最近开发出的(记忆体内)运算。正如我们所知,记忆体的种类非常多:从发热的快速挥发性片上SRAM快取,到低温的慢速高能耗非挥发性储存快闪记忆体,再到多层片外DRAM缓冲和工作储存模组。打个比方,记忆体的竞争就像半导体产业内的“欧洲冠军联赛”(Champions League):相同的球队、相同的规则,年年都比。
然而,过去数十年里有太多的技术承诺并未实现,人们却又开始挑战更新的记忆体技术,似乎已准备好跻身最高级别的记忆体竞争中。微控制器中使用的嵌入式MRAM模组和资料储存晶片中的独立XPoint记忆体模组现如今都属于最前瞻的技术,但是只有时间才能证明哪些技术和应用将会成功,哪些仅仅是白忙一场。
但是,想要快速更换“球员的国籍”似乎不太可能。来自美国和亚洲的公司将继续占领市场,留给世界其他地区的将只有残羹剩饭。欧洲在记忆体产业中一直处于边缘地位,他们一直推动的产业Tier 1的晶片业务,如今也濒临出局,更何况欧洲在终端使用者市场中所占的比重本来就少。
参与记忆体竞争需要大量资金支援(还是可以用足球联赛来比喻),欧洲的命运并不会突然发生逆转。但他们仍然有一线希望,这个希望来自科学家们——没错,就是那些不断声称发现了“即将改变世界的新技术”,以及围绕这些新技术而发展起来的新兴公司。
来聊聊MRAM。二十多年来,MRAM的宣导者一直在吹嘘他们可以利用一种适用于各种记忆体的技术,建立一个更好的(记忆体)世界。这项技术的开发者像是在豪赌,在经历了许多曲折和公关活动之后,业界似乎终于开始进行产品研发了。最新的产品是自旋转移矩MRAM (spin-transfer torque MRAM,STT MRAM),现已成为业界公认的嵌入式记忆体选择方案,取代了作为先进技术节点的嵌入式快闪记忆体。与独立记忆体所需的尖端技术相比,具有先进特征尺寸的嵌入式记忆体更容易进入市场,所有的龙头代工厂现在都加入到STT潮流中。尽管实现量产还需假以时日,但MRAM成为主流已不再是“能否”,而是“何时”。
STT的路途漫长而曲折,它还需要很多科学技术上的突破,不仅是常规的制程整合的突破,还需要结合基础材料和电子传输科学等,而这些都只存在于学术研究实验室中。当然,并非所有的科研工作都会成功,但某些研究,例如最近发现的自旋轨道转矩(SOT)现象,看起来很有研究价值。
STT陷入了速度、耐用性和资料保存的三方拉锯战,它无法同时满足这三方面的要求,而SOT则可望同时提供资料储存和快取应用服务,从而取代几乎所有晶片中(从微控制器到微处理器和SoC)的嵌入式快闪记忆体和嵌入式SRAM。完成SOT-MRAM的研究还需要一段时间,但是该技术的前景让所有的努力和付出都是值得的。
追根溯源,MRAM并不是欧洲的发明,它基于自旋电子学,自旋电子学很早以前就有了,可追溯到2007年授予Albert Fert 和Peter Grunberg的诺贝尔物理学奖。 过去几年中,欧洲科学家也对此做出了极大的贡献,并申请了无数的关键专利。在欧盟的补贴下,欧洲顶级研究实验室培养了大量的高新技术专业人员。但是,大多数相关的收入和工作岗位却在实验室以外。
MRAM最新的发展能否协助欧洲重新加入记忆体竞争的产业?欧盟微电子技术中心IMEC已经拥有了一条一流的MRAM试生产线,为该产业多个领先的公司提供服务;Arm是记忆体IP和编译器的全球领导者,他们在法国南部的一个团队正努力研发第一个MRAM记忆体编译器。位于德国Dresden的GlobalFoundries,也在其先进的制造工厂中提升STT产能。价值链上的许多新创公司都出自世界一流的自旋电子实验室生,遍布整个欧洲大陆。例如,Hprobe致力于成为MRAM测试设备的领导者;Spin-Ion Technologies主攻制程技术;法国的新创公司Antaios是SOT-MRAM技术的先驱,他们已经建立了重要的合作伙伴关系以证明SOT的价值,并将SOT从最初的Spintec实验室转移至合作工厂。
没有人会愚蠢到相信价值数十亿美元的SOT-MRAM超级工厂将建立在欧洲大陆。在一个高度全球化的生态系统中,欧洲想要在自己的后花园里自行开发新技术是做白日梦。欧洲与美国和亚洲的工业巨头进行战略合作是不可避免的,但是,Antaios及其他新创公司还是有机会成为关键技术的供应商,并分得一杯羹。
无论如何,MRAM都会进入半导体市场。欧盟需要确保其核心技术处于最前端并不断发展,从“可望成功”到未来成为“独角兽”(谁说得准呢),但要做到这一点,需要的不仅仅是商誉。金钱到哪里都很有用,无论是风险投资、企业资金还是政府支持,要成为改变游戏规则的人,这笔钱必须给到产业链的最基层、新创公司和研究实验室。回到对足球的比喻,不仅富裕的老牌球队需要支援,年轻、充满希望且玩法新奇的新兴球队也需要支援,规模大的并不总是好的。
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