日前，三星电子又宣布，已经全球第一家商业化规模量产eMRAM(嵌入式磁阻内存)，而且用的是看上去有点“老旧”的28nmFD-SOI(全耗尽型绝缘层上硅)成熟工艺，可广泛应用于MCU微控制器、IoT物联网、AI人工智能领域。

三星指出，基于放电存储操作的eFlash(嵌入式闪存)已经越来越难以进步，SLC、MLC、TLC、QLC、OLC一路走下来，密度越来越高，但是寿命越来越短，主控和算法不得不进行越来越复杂的补偿。

eMRAM则是极佳的替代者，因为它是基于磁阻的存储，扩展性非常好，在非易失性、随机访问、寿命耐久性等方面也远胜传统RAM。

使用28nm工艺量产成功，则进一步证明三星已经克服了eMRAM量产的技术难题，工艺上更不是问题。

三星表示，28nm FD-SOI工艺的eMRAM可以带来前所未有的能耗、速度优势。由于不需要在写入数据前进行擦除循环，eMRAM的写入速度可以达到eFlash的大约一千倍，而且电压、功耗低得多，待机状态下完全不会耗电，因此能效极高。

另外，eMRAM可以轻易嵌入工艺后端，只需增加少数几个层即可，因此对于前端工艺要求非常低，可以轻易地使用现有工艺生产线进行制造，包括Bulk、Fin、FD-SOI晶体管。

三星还计划今年内流片1Gb(128MB)容量的eMRAM芯片。

英特尔已经为eMRAM大批量生做好准备

在三星之前，英特尔于今年二月也宣布了在eMARM上的进展。

根据techpowerup的报道，EETimes上不久前发布了一份报告，该报告显示英特尔自己的商用MRAM（磁阻随机存取存储器）已经准备好大批量生产。MRAM主要利用磁致电阻的变化来表示二进制的0和1，从而实现数据的存储，是一种非易失性存储技术，这意味着即使断电情况下，它仍然会保留住信息，同时它还有不输于DRAM的容量密度及使用寿命，平均能耗也远低于DRAM。

由于不管是DRAM内存还是NAND闪存，制程微缩已遭遇瓶颈，相对地，MRAM未来制程微缩仍有许多发展空间，MRAM因此备受期待，认为可以取代DRAM内存和NAND闪存。

周二提交这篇论文的英特尔工程师Ligiong Wei说，英特尔嵌入式MRAM技术可在200摄氏度下实现长达10 年的记忆期，并可在超过100万个开关周期内实现持久性。

MRAM省电的特性，意味着英特尔嵌入式MRAM将很有可能先用于移动设备上。并且嵌入式 MRAM 被认为特别适用于例如物联网 (IoT) 设备之类的应用，也赶搭上 5G 世代的列车。

嵌入式存储的救星？

嵌入式存储是逻辑制程中不可或缺的一环，过去却往往让人忽略。但是逻辑制程推进日益艰辛，嵌入式存储制程推进的难处全浮上台面。主要是存储与主要的CMOS制程差距甚大，而单独(stand alone)的存储与嵌入式存储的制程又不尽相同，无可借力，因此发展额外吃力。

但是正因为嵌入式存储发展迟缓，它在芯片上面积的占比越来越高，引起注意。先是eFlash，eFlash当然是NOR Flash，是微处理器、微控制器中通常用来储存程式码的地方。到了40nm/28nm，有些应用中eFlash面积可能占芯片面积的30%，快要反客为主了。而20nm以下，eFlash的微缩更加困难－事实上，独立的NOR Flash现在最先进制程也不过45nm。兼之制程复杂，eFlash制程要于原本逻辑制程上外加9~12道光罩，写入速度缓慢，又不耐久，需要替代工艺。

大部分代工厂在28nm这一技术节点，普遍都提出eMRAM此一菜单。eMRAM的制程和MRAM相似，加在逻辑制程中只需额外3道光罩，面积大概在50平方特征尺寸(feature size)，速度快又耐用，资料存留10年，替代的理所当然。

有趣的是这些即将要量产eMRAM的代工大厂中，其MRAM技术或多或少是购并或授权而来的。

先是三星电子(Samsung Electronics)在2011年购并了Grandis－一家发明STT MRAM的公司，值得注意的是三星让它先加入存储部门的运作，最早的想法是让MRAM成为DRAM的替代品。在当时的技术条件下，这是近乎不可能完成的任务。

eDRAM在40nm以下原来已被放弃，但在「全空乏绝缘上覆矽」(Fully Depleted Silicon On Insulator；FD-SOI)技术出来后似有复起之势，用来替代逻辑线路中部分的SRAM，降低面积和功耗。但是独立DRAM制程推进已十分吃力，至十几nm已经非常艰困，而它的电容器因底面积缩小必须堆高以维持一定电容，这个与周遭的逻辑制程格格不入，MRAM此时又出来救援。

MRAM的刻板印象是永久存储，但是若愿意降低其资料存留时间，则其写入时间可以加快、写入电流降低，这就活生像DRAM了。事实上，在eMRAM的写入速度降到如DRAM的10ns时，其资料存留时间还有将近1天，也就是说eMRAM不必像DRAM时时需要资料更新(refresh)，因此同时节省大量更新电流所造成的功耗。5~7nm的世代，以eMRAM来做为中央处理器的L3高速缓存(cache)已经近乎定案。

SRAM的问题最棘手。目前有些SoC中的SRAM已占芯片面积50%以上，而且情况持续恶化之中。16nm FINFET制程中SRAM的单元面积约为275平方特征尺寸，预计到3nm时单元面积成长至约为675平方特征尺寸，在芯片面积中的占比会更高。这里面有一部分的问题因为以eMRAM来做为L3高速缓存得到缓解，但是eMRAM的写入速度能不能再高？写入电流能不能再降？这是eMRAM能不能迈向取代L2高速缓存的关键。这个问题，我持审慎乐观的态度。

MRAM从1995年进入研发领域的雷达，现在于嵌入式存储算是建立桥头堡了。

对产业造成的可能影响

值得注意的是，这些即将要量产，或者已经eMRAM的代工大厂中，其MRAM技术或多或少是购并或授权而来的。

先是三星电子(Samsung Electronics)在2011年购并了Grandis－一家发明STT MRAM的公司，值得注意的是三星让它先加入存储部门的运作，最早的想法是让MRAM成为DRAM的替代品。在当时的技术条件下，这是近乎不可能完成的任务。

台积电与高通(Qualcomm)的MRAM合作起始甚早，在2009年就发表45nm的嵌入式制程。中间断断续续的做了几年，在2016年与TDK Headway合作后再重新拾起研发动量。GlobalFoundries也是在2016年与Everspin合作后，加入eMRAM研发的行列。后续的相同模式还有联电与Avalanche和力晶与IBM。

这里面除了IBM之外，掌握MRAM技术的公司都是新创的小公司。就连已有产品在市场销售多年的Everspin，最近的季报才接近损益两平，其市值有人估算在2.5亿美元左右，都是不折不扣的小公司。

MRAM并不是最近才有的技术。我有个朋友从事此领域研发已有23年，并且早在2010年就出过书，我10余年前也曾经在DIGITIMES介绍过MRAM。到现在为止，eMRAM制程已成为逻辑代工不可或缺的先进制程技术，甚至于在stand-alone存储领域，由于DRAM制程在1y以后进展举步维艰、MRAM的写入电流大幅降低，MRAM进入纯存储领域再也不是遥不可及。

在这样重要的领域，为什么开云棋牌官网在线客服产业没有及早投入呢？自然，合并与收购也是大企业快速取得技术、产品和市场的手段，制药领域就有很多知名的例子。但是与制药产业不同的是开云棋牌官网在线客服并没有很多的新产品、或新技术多到无法涵盖。以存储而言，再早10年新存储的候选技术也只是MRAM、PCRAM和ReRAM等几种。核心技术由内部发展和由外部收购、授权在量产时程上和融入的程度会有很大的差异。

会出现这种尴尬状况的理由可能是开云棋牌官网在线客服业界，尤其是已于其中浸润数十年的管理层人员，已经太习惯于摩尔定律的线性演进思维。摩尔定律有既定的演进方向以及必然带来的经济效益－每代每个晶粒成本大约下降30%，以及一定会买单的顾客和市场。除了在这个既定的航程上精益求精之外，对于新兴的材料、元件和技术，通常感觉是持疑。我最常听到的话是「我们是不见兔子不撒鹰」。

可是摩尔定律开始放缓，除了3D制程可能还有类似摩尔定律的节奏外，其他的开云棋牌官网在线客服经济增值方式变得很多元。而且从科学转为科技的速度来的又快又急，跟MRAM技术相关的诺贝尔奖2007才颁发，11年后就商业量产。见了免子再撒鹰，怕是来不及了！怎样改变研发策略、整顿研发结构、重新分配研发资源恐怕已经是刻不容缓的事。