【原】项目|俄罗斯开展第二代磁阻随机存储器——STT MRAM的研究

俄罗斯Crocus Nanoelectronics公司联合莫斯科物理技术学院（MIPT）于近日联合开展了一项针对第二代磁性随机存储器（MRAM）——自旋转移矩（STT）MRAM及其试产技术的研究项目。研究人员希望能够联合研发出新材料、器件设计、建模和控制方法等。研究成果将为Crocus Nanoelectronics开展基于STT MRAM的产品生产奠定基础。

1MRAM

磁性随机存储器（MRAM)根据磁阻在不同磁化方向下所表现出阻值的高低来记录0和1；兼具静态随机存储器（SRAM）的高读写速度、动态随机存储器（DRAM）的高集成度和闪存（Flash）的非易失性，有望成为“通用”存储器；还具有功耗低、寿命长和抗辐射能力强等优点，军事和宇航应用潜力巨大；2009年被国际半导体技术路线图（ITRS）列为下一代存储器技术之一。目前，全球主要DRAM生产商都在推动STT-MRAM的研发，因为他们相信在不远的未来DRAM将被STT MRAM替代。

2第一代MRAM

MRAM的出现始于1995年摩托罗拉研制出的第一块自旋阀MRAM。2004年，摩托罗拉半导体部门独立成飞思卡尔（Freescale）公司，并于同年宣布开始供样第一代MRAM——隧穿磁阻（TMR）MRAM中的触发型（Toggle）MRAM，标志着MRAM成功实现产品化。2006年，飞思卡尔的Toggle MRAM实现批量供应，并不断扩展在军事和宇航、工控、消费级电子中的应用。

在第一代MRAM中，除了Toggle MRAM，还有法国Spintec和Leti于2002年发明热辅助型（TAS）MRAM。2006年，Spintec和Leti联合成立Crocus公司，销售TAS MRAM知识产权（IP）核。2010年和2011年Crocus公司分别对以色列的塔（Tower）半导体公司和俄罗斯的俄罗斯纳米集团公司进行了TAS MRAM授权生产。

3第二代MRAM

1996年Slonczewski和Berger预言STT效应，即通过电流直接控制铁磁层的磁化方向；2000年该预言得到证实，STT技术开始迅速发展。2005年索尼公司研制出第一款STT MRAM样片。2007年起STT MRAM因突出的优势成为第二代MRAM技术，获重点发展。2011年，美国国防先期研究计划局（DARPA）的“STT-RAM”项目圆满完成，验证了STT MRAM比闪存的读写速度快100倍，功耗降低1000倍，并演示了量产生产工艺。

4Crocus Nanoelectronics公司

2011年5月，俄罗斯纳米集团公司（RUSNANO）投入3亿美元与法国Crocus公司合作成立Crocus Nanoelectronics公司。该公司在俄罗斯投产用于生产热辅助开关型（TAS）MRAM的300/200毫米90/65纳米工艺生产线。2013年该生产线建成投产，也成为俄罗斯首个300毫米生产线。目前该生产线月产能2-4千片晶圆，产品包括分立和嵌入式MRAM，智能卡和射频身份识别（RFID）、通信、汽车和宇航等领域用磁性传感器。