高良率（95%）车规级磁存储芯片MRAM研究进展

电子工程世界

2025-03-18 08:00发布于云南电子工程世界官方账号

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近年来，随着磁性隧道结（MTJ）存储器件的持续创新，磁性随机存储器（MRAM）在高可靠高性能MCU及SoC 中逐步实现应用，并将扮演越来越重要的角色。半导体头部代工厂如台积电（TSMC）、三星（Samsung）、格罗方德（Globalfoundries）等已纷纷推出eMRAM IP, 其早期客户主要来自于物联网、可穿戴及人工智能（AI）等领域，如今则已开始服务多家高可靠车规级MCU和SoC厂商。

近日，浙江驰拓科技有限公司（Hikstor Technology）研发团队展示了基于40nm CMOS 平台的4 Mb 高可靠高性能新型存储MRAM芯片。通过核心存储单元磁性隧道结（MTJ）材料、工艺、设计协同优化，其面向车规AEC-Q100 Grade1应用的存储芯片展示出优异的良率和可靠性。该MRAM芯片具有125度下10年以上数据保持能力，支持超过万亿次重复写入，工作温区-40 ~ 125度。驰拓科技团队还展示了其亚ppm级失效率的大容量阵列良率水平达到了 95%，这表明，通过布署常规的外围电路，驰拓科技工艺平台即可支撑高良率的高可靠MRAM芯片规模制造。

针对部分用户产品会在磁场中的使用的应用问题，团队还系统研究了该MRAM产品在磁场下的表现，通过理论计算与芯片实测相结合以定位任意外加磁场及角度对存储芯片数据保持的影响。驰拓科技Mb级MRAM芯片在数据保持零失效标准下可抗磁场超650 Oe，其远大于车载电子MCU所处磁场范围。

驰拓科技有限公司所展示的MRAM产品性能与技术突破，表明MRAM技术已经日趋成熟，可以满足汽车、工业等对存储可靠性和安全性要求较高的场景。

该芯片主要评测结果以 “Achieving over 95% yield of sub-1 ppm BER with retention over 10 years at 125 °C and endurance of 1 × 10¹² cycles towards automotive non-volatile RAM applications”为题发表在Journal of Semiconductors上，其可靠性机理、失效模型和相关评测数据则以“Magnetic-Field Orientation Dependence of Thermal Stability in Perpendicular STT-MRAM”为题发表在IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS 期刊上。

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