台积电/英特尔/三星/格芯如何布局新存储技术
近年来，在人工智能（ai）、5g等推动下，以mram（磁阻式随机存取存储器）、铁电随机存取存储器（fram）、相变随机存取存储器（pram），以及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。这些新技术吸引各大晶圆厂不断投入，最具代表性的厂商包括台积电、英特尔、三星和格芯（globalfoundries）。
那么，这些新兴存储技术为什么会如此受期待呢？主要原因在于：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nandflash面临越来越严峻的微缩挑战，dram已接近微缩极限，而nandflash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。
从目前来看，最受期待的就是mram，各大厂商在它上面投入的力度也最大。mram属于非易失性存储技术，是利用具有高敏感度的磁电阻材料制造的存储器，断电时，mram储存的数据不会丢失，且耗能较低，读写速度快，可媲美sram，比flash速度快百倍，在存储容量方面能替代dram，且数据保存时间长，适合高性能应用。
mram的基本结构是磁性隧道结，研发难度高，目前主要分为两大类：传统mram和stt-mram，前者以磁场驱动，后者则采用自旋极化电流驱动。
另外，相较于dram、sram和nandflash等技术面临的微缩困境，mram可满足制程进一步微缩需求。目前，dram制程工艺节点为1xnm，已接近极限，而flash走到20nm以下后，就朝3d制程转型了。mram制程则可推进至10nm以下。
诸神争霸
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。
台积电
早在2002年，台积电就与中国台湾地区工研院签订了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。
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isscc2020上，台积电发布了基于ull22nmcmos工艺的32mb嵌入式stt-mram。该技术基于台积电的22nmull（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。
本周，台湾地区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，台湾地区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。
三星
三星在mram研发方面算是起步较早的厂商，2002年就开始了这项工作，并于2005年开始进行stt-mram的研发，之后不断演进，到了2014年，生产出了8mb的emram。
三星foundry业务部门的发展路径主要分为两条，从28nm节点开始，一条是按照摩尔定律继续向下发展，不断提升finfet的工艺节点，从14nm到目前的7nm，进而转向下一步的5nm。
另一条线路就是fd-soi工艺，该公司还利用其在存储器制造方面的技术和规模优势，着力打造emram，以满足未来市场的需求。这方面主要采用28nm制程。
三星28nm制程fd-soi（28fds）嵌入式nvm分两个阶段。第一个是2017年底之前的电子货币风险生产，第二个2018年底之前的emram风险生产。并同时提供eflash和emram（stt-mram）选项。
该公司于2017年研制出了业界第一款采用28fds工艺的emram测试芯片。
2018年，三星开始在28nm平台上批量生产emram。2019年3月，该公司推出首款商用emram产品。据悉，emram模块可以通过添加三个额外的掩膜集成到芯片制造工艺的后端，因此，该模块不必要依赖于所使用的前端制造技术，允许插入使用bulk、finfet或fd-soi制造工艺生产的芯片中。三星表示，由于其emram在写入数据之前不需要擦除周期，因此，它比eflash快1000倍。与eflash相比，它还使用了较低的电压，因此在写入过程中的功耗极低。
2018年，arm发布了基于三星28fds工艺技术的emram编译器ip，包括一个支持18fds（18nmfd-soi工艺）的emram编译器。这一平台有助于推动在5g、ai、汽车、物联网和其它细分市场的功耗敏感应用领域的前沿设计发展。
2019年，三星发布了采用28fds工艺技术的1gb嵌入stt-mram。基于高度可靠的emram技术，在满足令人满意的读取，写入功能和10年保存时间的情况下，可以实现90％以上的良率。并且具备高达1e10周期的耐久性，这些对于扩展emram应用有很大帮助。
2019年底，mentor宣布将为基于arm的emram编译器ip提供ic测试解决方案，该方案基于三星的28fds工艺技术。据悉，该测试方案利用了mentor的tessentmemorybist，为sram和emram提供了一套统一的存储器测试和修复ip。
globalfoundries
2017年，时任globalfoundries首席技术官的garypatton称，globalfoundries已经在其22fdx（22nm制程的fd-soi工艺技术）制程中提供了mram，同时也在研究另一种存储技术。
由于globalfoundries重点发展fd-soi技术，特别是22nm制程的fd-soi，已经很成熟，所以该公司的新兴存储技术，特别是mram，都是基于具有低功耗特性的fd-soi技术展开的。
今年年初，globalfoundries宣布基于22nmfd-soi平台的emram投入生产。该emram技术平台可以实现将数据保持在-40°c至+125°c的温度范围内，寿命周期可以达到100，000，可以将数据保留10年。该公司表示，正在与多个客户合作，计划在2020年安排多次流片。
据悉，该公司的emram旨在替代nor闪存，可以定期通过更新或日志记录进行重写。由于是基于磁阻原理，在写入所需数据之前不需要擦除周期，大大提高了写入速度，宏容量从4-48mb不等。
英特尔
英特尔也是mram技术的主要推动者，该公司采用的是基于finfet技术的22nm制程。
2018年底，英特尔首次公开介绍了其mram的研究成果，推出了一款基于22nmfinfet制程的stt-mram，当时，该公司称，这是首款基于finfet的mram产品，并表示已经具备该技术产品的量产能力。
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Eggplant—HMI自动化测试软件
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三星870QVO技术升级内容
不同类型无触点开关的性能比较
台积电/英特尔/三星/格芯如何布局新存储技术
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蜂巢能源加码磷酸铁锂电池湿法回收
激光雷达在选购时应该考虑哪些因素
面试Reddit工程师是一种怎样的体验？
什么是LED显示屏的刷新率？有几种？LED显示屏的刷新率与什么有关？
与LCD或OLED相比，microLED有何优势？
最适合初学者的机器人有哪些
区块链技术可以为抗击疫情做出哪些贡献
空间加热器的作用是什么
逃离寒冷雾霾，5大零差评海岛洗肺去
小米移动电源2使用说明
JFET与MOSFET的特性曲线
传感器附加质量对固有频率有何影响
降压型开关稳压器的工作原理
那么，这些新兴存储技术为什么会如此受期待呢？主要原因在于：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nandflash面临越来越严峻的微缩挑战，dram已接近微缩极限，而nandflash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。
从目前来看，最受期待的就是mram，各大厂商在它上面投入的力度也最大。mram属于非易失性存储技术，是利用具有高敏感度的磁电阻材料制造的存储器，断电时，mram储存的数据不会丢失，且耗能较低，读写速度快，可媲美sram，比flash速度快百倍，在存储容量方面能替代dram，且数据保存时间长，适合高性能应用。
mram的基本结构是磁性隧道结，研发难度高，目前主要分为两大类：传统mram和stt-mram，前者以磁场驱动，后者则采用自旋极化电流驱动。
另外，相较于dram、sram和nandflash等技术面临的微缩困境，mram可满足制程进一步微缩需求。目前，dram制程工艺节点为1xnm，已接近极限，而flash走到20nm以下后，就朝3d制程转型了。mram制程则可推进至10nm以下。
诸神争霸
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。
台积电
早在2002年，台积电就与中国台湾地区工研院签订了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。
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isscc2020上，台积电发布了基于ull22nmcmos工艺的32mb嵌入式stt-mram。该技术基于台积电的22nmull（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。
本周，台湾地区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，台湾地区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。
三星
三星在mram研发方面算是起步较早的厂商，2002年就开始了这项工作，并于2005年开始进行stt-mram的研发，之后不断演进，到了2014年，生产出了8mb的emram。
三星foundry业务部门的发展路径主要分为两条，从28nm节点开始，一条是按照摩尔定律继续向下发展，不断提升finfet的工艺节点，从14nm到目前的7nm，进而转向下一步的5nm。
另一条线路就是fd-soi工艺，该公司还利用其在存储器制造方面的技术和规模优势，着力打造emram，以满足未来市场的需求。这方面主要采用28nm制程。
三星28nm制程fd-soi（28fds）嵌入式nvm分两个阶段。第一个是2017年底之前的电子货币风险生产，第二个2018年底之前的emram风险生产。并同时提供eflash和emram（stt-mram）选项。
该公司于2017年研制出了业界第一款采用28fds工艺的emram测试芯片。
2018年，三星开始在28nm平台上批量生产emram。2019年3月，该公司推出首款商用emram产品。据悉，emram模块可以通过添加三个额外的掩膜集成到芯片制造工艺的后端，因此，该模块不必要依赖于所使用的前端制造技术，允许插入使用bulk、finfet或fd-soi制造工艺生产的芯片中。三星表示，由于其emram在写入数据之前不需要擦除周期，因此，它比eflash快1000倍。与eflash相比，它还使用了较低的电压，因此在写入过程中的功耗极低。
2018年，arm发布了基于三星28fds工艺技术的emram编译器ip，包括一个支持18fds（18nmfd-soi工艺）的emram编译器。这一平台有助于推动在5g、ai、汽车、物联网和其它细分市场的功耗敏感应用领域的前沿设计发展。
2019年，三星发布了采用28fds工艺技术的1gb嵌入stt-mram。基于高度可靠的emram技术，在满足令人满意的读取，写入功能和10年保存时间的情况下，可以实现90％以上的良率。并且具备高达1e10周期的耐久性，这些对于扩展emram应用有很大帮助。
2019年底，mentor宣布将为基于arm的emram编译器ip提供ic测试解决方案，该方案基于三星的28fds工艺技术。据悉，该测试方案利用了mentor的tessentmemorybist，为sram和emram提供了一套统一的存储器测试和修复ip。
globalfoundries
2017年，时任globalfoundries首席技术官的garypatton称，globalfoundries已经在其22fdx（22nm制程的fd-soi工艺技术）制程中提供了mram，同时也在研究另一种存储技术。
由于globalfoundries重点发展fd-soi技术，特别是22nm制程的fd-soi，已经很成熟，所以该公司的新兴存储技术，特别是mram，都是基于具有低功耗特性的fd-soi技术展开的。
今年年初，globalfoundries宣布基于22nmfd-soi平台的emram投入生产。该emram技术平台可以实现将数据保持在-40°c至+125°c的温度范围内，寿命周期可以达到100，000，可以将数据保留10年。该公司表示，正在与多个客户合作，计划在2020年安排多次流片。
据悉，该公司的emram旨在替代nor闪存，可以定期通过更新或日志记录进行重写。由于是基于磁阻原理，在写入所需数据之前不需要擦除周期，大大提高了写入速度，宏容量从4-48mb不等。
英特尔
英特尔也是mram技术的主要推动者，该公司采用的是基于finfet技术的22nm制程。
2018年底，英特尔首次公开介绍了其mram的研究成果，推出了一款基于22nmfinfet制程的stt-mram，当时，该公司称，这是首款基于finfet的mram产品，并表示已经具备该技术产品的量产能力。
UPS电源的拓扑结构有哪些？在线式与在线互动式UPS电源的区别与特点？
Eggplant—HMI自动化测试软件
东京电子：中国芯片制造商正加快对成熟设备投资
三星870QVO技术升级内容
不同类型无触点开关的性能比较
台积电/英特尔/三星/格芯如何布局新存储技术
以One为帆，以One+鸿为舵，中软国际获评2023中国移动“ToG市场优秀合作伙伴”
蜂巢能源加码磷酸铁锂电池湿法回收
激光雷达在选购时应该考虑哪些因素
面试Reddit工程师是一种怎样的体验？
什么是LED显示屏的刷新率？有几种？LED显示屏的刷新率与什么有关？
与LCD或OLED相比，microLED有何优势？
最适合初学者的机器人有哪些
区块链技术可以为抗击疫情做出哪些贡献
空间加热器的作用是什么
逃离寒冷雾霾，5大零差评海岛洗肺去
小米移动电源2使用说明
JFET与MOSFET的特性曲线
传感器附加质量对固有频率有何影响
降压型开关稳压器的工作原理