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最大限度提高STT-MRAM IP的制造產(chǎn)量

來源:宇芯有限公司 日期:2020-08-04 10:07:51

        Everspin公司在磁存儲器設(shè)計制造和交付到相關(guān)應(yīng)用中的知識和經(jīng)驗(yàn)在半導(dǎo)體行業(yè)中是獨(dú)一無二的。Everspin擁有超過600多項有效專利和申請的知識產(chǎn)權(quán),在平面和垂直磁隧道結(jié)(MTJ)STT-MRAM位單元的開發(fā)方面均處于市場領(lǐng)先地位。本篇文章everspin代理宇芯電子要介紹的是如何最大限度提高STT-MRAM IP的制造產(chǎn)量。
  
        鑄造廠需要傳統(tǒng)的CMOS制造中不使用的新設(shè)備,例如離子束蝕刻,同時提高M(jìn)TJ位單元的可靠性,以支持某些應(yīng)用所需的大(1Mbit?256Mbit)存儲器陣列密度。

        盡管STT-MRAM技術(shù)具有足夠的耐久性和讀/寫等待時間,但對工藝變化的敏感性可能會導(dǎo)致可靠性問題。MTJ位單元的缺點(diǎn)之一是讀取窗口小,即高阻狀態(tài)和低阻狀態(tài)之間的差異通常僅為2-3倍。結(jié)果感測MTJ位單元的值比sram位單元困難得多。

        STT切換是一個隨機(jī)過程。這意味著減少寫電流可提高能效,但會增加寫錯誤的可能性,并降低良率。為了達(dá)到可接受的良率并保持現(xiàn)場可靠性,設(shè)計人員需要實(shí)施復(fù)雜的ECC解決方案。僅依靠冗余元素(例如額外的行或列)會導(dǎo)致較高的面積開銷,并降低MRAM的密度優(yōu)勢。因此與傳統(tǒng)的CMOS存儲器技術(shù)不同,ECC和冗余機(jī)制的組合是克服MRAM的獨(dú)特隨機(jī)性和工藝變化相關(guān)制造挑戰(zhàn)的最佳方法。

        ECC數(shù)學(xué)表明,要達(dá)到一定的芯片故障率(CFR),代工廠必須達(dá)到的存儲器位故障率(BFR)在更大的陣列尺寸下變得越來越嚴(yán)格。假設(shè)對于64Mb存儲器陣列大小存在隨機(jī)缺陷,針對最嚴(yán)格的汽車ASIL-D級別(相當(dāng)于SoC級別FIT率為10)的應(yīng)用程序至少需要DECTED(雙錯誤糾正,三錯誤檢測)級別的ECC,如今,MTJ位單元的代工廠所能達(dá)到的BFR水平。雖然ECC方案可以更加寬松(例如SECDED-單錯誤糾正,雙錯誤檢測)以用于消費(fèi)類應(yīng)用和/或較小的陣列尺寸,但是較大的陣列尺寸將需要更加復(fù)雜的ECC機(jī)制來滿足可接受的有缺陷零件的總體水平最終用戶的每百萬(DPPM)。

可糾正錯誤的類型/ ECC方案 封存 決定
一個軟錯誤或一個硬錯誤
兩個硬錯誤 沒有
一個軟錯誤和一個硬錯誤 沒有
兩個軟錯誤 沒有

表1:ECC方案比較
 
        為了最大程度地提高制造良率,存儲器BIST解決方案必須在存儲器陣列中利用額外的冗余元件,并提供復(fù)雜的ECC解決方案(支持DECTED)以保護(hù)芯片上更大的MRAM。
 
 
 關(guān)鍵詞:MRAM   STT-MRAM
 

宇芯有限公司自成立以來,我們專注于代理國內(nèi)外各大知名品牌的半導(dǎo)體元器件,代理品牌有NETSOL、JSC、everspin代理、來楊Lyontek、ISSI、CYPRESS等多個品牌總代理資質(zhì),主要產(chǎn)品線為sram、mram、psram等其他存儲器芯片,致力于為客戶提供具有競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品,是一家專業(yè)提供存儲方案解決商。

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