本帖最後由 ADee 於 10-06-17 05:55 編輯
今日主流記憶體技術的末日即將來臨？一家專精「自旋轉移力矩隨機存取
記憶體(spin transfer torque random access memory， STT-RAM)
的美國矽谷新創公司 Grandis 日前發表了更新的產品藍圖，並宣示以這種

新一代 MARM 取代DRAM甚至NAND FLASH快閃記憶體的雄心。
不過有分析師指出，已被改變到某個程度的 Grandis 藍圖，意味著新記憶
體技術可能會花上比預期更久的時間問世。 總部在加州Milpitas的
Grandis 是一家IP與元件供應商，該公司開發的 STT-RAM 技術號稱結合
了 DRAM 的成本優勢、 SRAM 的快速讀寫性能以及快閃記憶體的非揮發
性，能解決第一代磁場交換式 MARM 的主要缺點。 Grandis 總裁暨執行
長Farhad Tabrizi最近在接受EETimes美國版編輯專訪時，對其企圖心毫
不諱言：「我們正專注在將 STT-RAM 推向商業化。」他指出-RAM 有龐
大的市場潛力成為通用、可擴展的記憶體：「 STT，它能在45奈米節點

取代嵌入式 SRAM 以及快閃記憶體，在32奈米節點取代DRAM，最

終成為NAND的替代品。」 但市場研究機構Forward Insights的分析師
Gregory Wong認為，Grandis的STT-RAM雖是一種具潛力的技術，但該
公司是否能達到其目標還有待時間觀察：「STT-RAM是否能取代DRAM或
NAND是一個經濟學問題。」 多年來，包括鐵電記憶體(FeRAM)、磁性
記憶體(MRAM)、相變化記憶體與電阻式記憶體(RRAM)等各種記憶體的
開發者，都各自宣稱他們的技術最終將成為通用記憶體，並取代現有的記
憶體技術。但大多數新一代記憶體都無法準時上市，也無法達到所宣稱的
效果。再加上現有記憶體技術也持續升級，更排除了市場對新一代記憶體
的需求。 「諸如FRAM、MRAM與相變化記憶體等技術，都有很大的機會
取代現有記憶體；而唯一所需的就是將成本降到低於現有記憶體的水

準。這聽起來很簡單，實際上非常困難，是阻礙這些技術達到臨界值

量的一大挑戰。」Objective-Analysis的分析師Jim Handy表示。 在這
些記憶體技術中，MRAM的聲勢突然高漲；MRAM是一種利用電子自旋的
磁性提供非揮發性的記憶體，這種技術據說有無限的耐久性。但到目前
為止，MRAM被證實很難達到大量生產。 STT-RAM 算是第二代的磁性隨
機存取記憶體技術，且號稱解決了部分傳統MRAM架構所遭遇的問題。現
今大多數MRAM寫入資料的原理，是透過利用一道電流通過鄰近穿隧磁阻
(tunneling magnetoresistive，TMR)元件之電線所產生的磁場，來改
變其磁性；Grandis指出，這種機制的運作速度快，但十分耗電，而該公
司則開發出一種完全不同的方法。 目前打算投入MRAM領域的公司還包括
Avalanche、Crocus Technology、Hynix、IBM-TDK、Renesas、
Samsung與Toshiba等等，但到目前為止市場上只有一家公司的

MRAM產品，即從Freescale Semiconductor獨立而出的Everspin

Technologies。 Everspin 最近表示，該公司迄今最高容量的16Mbit
MRAM產品已經開始送樣，適合工業與嵌入式等領域的資料保存相關應
用，可望取代電池供電的SRAM或是相關的離散式解決方案，可能受威脅
的廠商包括Cypress、ISSI、Maxim、ST、TI等。 在Grandis 這廂，該
公司計畫授權技術，或是生產採用STT-RAM的獨立元件。其STT機制是採
用自旋極化(spin-polarized)電流來切換磁位元，據說這種方法的耗電量
較低，可擴展性也較大；STT-RAM寫入資料的原理，是藉由校準通過TMR
元件的電子自旋方向。 在2005年，Renesas取得Grandis 的IP授權著手
開發STT-RAM的嵌入式應用；接下來到2008年，Hynix也取得Grandis
的IP授權，準備開發單機式的STT-RAM應用方案。Grandis目前在自家晶
圓廠為Hynix試產，並宣佈設置了12吋晶圓磁隧道結(MTJ)生產線；根據
業界消息，Hynix也在韓國的晶圓廠試產STT-RAM。 今年Grandis也
達成了與美國國防部高等研究計劃局(DARPA)合約的第一階段，包括以低
於0.25 pJ 的耗電量示範STT-RAM寫入資料，以及5奈秒(nanosecond)
的讀寫速度、高於60 kBT的熱穩定性，以及在相同位元上、加總預計耐力
達到1,016次讀寫週期。該公司表示，事實上他們達到的讀寫速度範圍是
在1奈秒到20奈秒之間。 最近Grandis還開發了一款90奈米製程、
256kbit的元件；其寫入電流高於200 microAmps，讀寫速度20奈秒，
耐久性為1,013次週期。根據該公司的藍圖，今年他們打算推出64-
megabit版本的STT-RAM，採用54奈米製程技術、單位尺寸為14F2，期
望能取代嵌入式SRAM。 接下來到2011年，Grandis更希望能發表採用45
奈米製程、8F2單元尺寸的1Gbit產品，以取代嵌入式NOR、PSRAM與行
動RAM。到了2012年，該公司則希望能完成32奈米製程、6F2單位尺寸的
2Gbit與4Gbit產品，以取代現今的DRAM；而屆時的DRAM應該已經進展
到採用30奈米以下製程。 再來到2014年，Grandis期望可發表22奈米製
程、4F2單元尺寸的4Gbit與8Gbit產品，並在某些特定應用上取代今日的
NAND。「我們不預期可在五年內取代NAND；」身為公司執行長，
Tabrizi預見STT-RAM將涉足高階企業應用領域：「終有一天，STT-RAM
可能被用以做為能與NAND快閃記憶體匹敵的儲存級(storage-class)記憶
體。」 Grandis指出，在短期之內，STT-RAM能在行動應用中以單

晶片取代MCP形式的記憶體，是一種具潛力的技術。Forward
Insights的Wong則以分析師角度表示，該種記憶體在特性上屬於非揮發
性RAM，與傳統MTJ MRAM相較，寫入電流低了許多、製程微縮的範圍也
更大，不過卻需要更薄的穿隧阻障層(tunnel barrier)，該種介質的厚度
與一致性是關鍵。 Wong以Grandis的上一版產品藍圖作為比較，指出該
公司的技術發展時程其實稍微有些落後：「我有一份該公司以2007年為起
點的舊版藍圖，他們原本要在今年發表45奈米、12F2產品，但卻推遲到了
2011年。」 他並指出，Grandis的技術有希望挑戰DRAM，但要取代
NAND則又是另一回事：「STT-RAM需要至少為縮到6F2單元尺寸，才有
機會超越DRAM一個世代；而NAND的挑戰性又更高了，因為目前該技術
的MLC版本是次6F2單元尺寸、每單位3位元(three-bits-per-cell)。」