ISSCC: Intel ist bereit für MRAM-Fertigung in 22 nm FinFET

Im Rahmen der ISSCC hat Intel über den Stand der Dinge beim Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM) informiert. Der nichtflüchtige Speicher, der in puncto Leistung und Haltbarkeit DRAM nahe kommt, sei nun bereit für die Serienproduktion in einem 22-nm-FinFET-Prozess bei Intel.

An MRAM forschen große Unternehmen wie IBM, Intel, Samsung und Toshiba seit Jahrzehnten. Doch kommerzielle MRAM-Produkte gibt es bisher vor allem von kleineren Firmen wie Everspin oder Avalanche Technology. Everspin, das 2008 aus der Abspaltung der MRAM-Sparte von Freescale entstanden war, rühmt sich damit, seitdem mehr als 70 Millionen MRAM-Chips ausgeliefert zu haben.

Obwohl Intel bereits mit dem Phasenwechselspeicher 3D XPoint eine neue, nichtflüchtige Speichertechnologie mit großem Engagement vorantreibt, bleibt MRAM auch beim einst größten Halbleiterhersteller der Welt ein Thema. MRAM ist dabei noch weitaus haltbarer und schneller als 3D XPoint und soll sogar schnellen SRAM ersetzen können. Allerdings ist die Speicherdichte von MRAM noch so gering, dass er weder als Hauptspeicher geschweige denn als Massenspeicher taugt – für beides bietet 3D XPoint deutlich mehr Potenzial.

Intel fertigt Chips mit Embedded MRAM in 22 nm

Und so ist auch der auf der ISSCC 2019 von Intel näher vorgestellte Embedded MRAM (eMRAM) nur ein kleiner Speicher mit gerade einmal 7 Megabit Speicherkapazität, der zusammen mit SRAM-Zellen auf einem Chip sitzt. Laut Intel sei man nun soweit, um Chips mit eingebetteten MRAM-Zellen im 22-nm-FinFET-Verfahren in hoher Stückzahl herzustellen, berichtet EE Times. Von diskreten MRAM-Chips von Intel mit höherer Speicherkapazität ist dort keine Rede.

Everspin hat bereits MRAM mit bis zu 1 Gigabit (1000 Megabit) in Aussicht gestellt und kooperiert dafür mit dem Auftragsfertiger Globalfoundries, der die Chips im 28-nm-CMOS-Verfahren herstellen kann. Samsung hatte im September 2017 das Tape-Out für eMRAM im 28-nm-FD-SOI-Prozess verkündet. Auch bei Toshiba ist MRAM als potenzieller SRAM-Ersatz seit Jahren ein Thema.

Eines haben die genannten Unternehmen gemein: Alle haben inzwischen der Variante Spin-Transfer Torque Magnetic Random Access Memory (STT-MRAM) den Vorzug gegeben, die eine höhere Speicherdichte als andere MRAM-Varianten verspricht.

Verbreitung von MRAM bisher

Bisher wird MRAM auch aufgrund des hohen Preises vorwiegend in der Industrie eingesetzt, wo eine hohe Haltbarkeit und Datenbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen oder starker Strahlung relevant sind. Beispiele dafür sind Luft- und Raumfahrt oder Automotive. Aber auch als Cache für Storage-Anwendungen findet MRAM inzwischen Verwendung. Der Speicheranbieter Buffalo hatte vor einigen Jahren SSDs mit MRAM-Cache angekündigt und IBM nutzt bei seinen FlashCore-SSDs ebenso MRAM als Zwischenspeicher, was Stützkondensatoren überflüssig macht.

Erste Gehversuche mit MRAM als Massenspeicher wagte Everspin mit eigenen NVMe-SSDs, die aber mit maximal 2 GByte nur wenig Speicherplatz bieten und zugleich als extrem teuer gelten.