新兴存储中,谁会是MCU未来选择

MCU作为一款需要集成CPU、SRAM、非易失性存储器，以及专用外设的芯片，最常见的存储器形式主要包括了 eDRAM 、SRAM 易失性存储器、闪存、EEPROM 非易失性存储器，这其中集成式闪存是MCU的重要特征。
 
在众多新兴存储技术中，谁会成为未来选择？目前来看，PCM肯定走在了最前头，毕竟集成PCM的MCU样品已出货，量产时间也指日可待，但需要注意的是，PCM并不是一个十全十美的选择，它也有着一定的局限性。
 
英特尔3D XPoint内存技术就是PCM的一种，由于所需要的掩膜版过多导致成本升高，并且制造难度也十分困难等原因，虽然这项技术在非易失存储器领域实现了革命性突破，但也没逃过落魄的命运。
 
另一边，MRAM虽然性能较好，但临界电流密度和功耗仍需进一步降低。目前MRAM的存储单元尺寸仍较大且不支持堆叠，工艺较为复杂，大规模制造难以保证均一性，存储容量和良率爬坡缓慢。
 
在 5nm 技术节点引入 STT-MRAM 作为最后一级 (L3) 缓存存储器的可行性，但其实这项技术也被证明不足以将操作扩展到更快、更低级别的缓存 (L1/L2)。一方面，与SRAM相比，STT-MRAM写入过程仍然相对低效且耗时，对切换速度（不快于5ns）构成了固有限制。另一方面，速度增益将需要增加流过 MTJ 的电流，从而流过薄的电介质屏障，因此每一次的读写都会造成绝缘层的小破坏，久而久之也会降低设备的耐用性，显然对于需要亚纳秒切换速度的L1/L2 缓存操作来说，STT-MRAM并不是一个良配。
 
至于RRAM，它的缺点也很明显，最大的缺点就是严重的器件级变化性。器件级变化性直接关乎芯片的可靠性，但由于RRAM器件状态的转变需要透过给两端电极施加电压来控制氧离子在电场驱动下的漂移和在热驱动下的扩散两方面的运动，使得导电丝的三维形貌难以调控，再加上噪声的影响，因此容易造成器件级变化性。
 
此外，虽然RRAM阵列拥有两种机构，但是1T1R结构的RRAM总芯片面积取决于晶体管占用的面积，因此存储密度较低；而Crossbar结构的RRAM虽然存储密度较高，但存在互连线上的电压降和潜行电流路径，造成读写性能下降，能耗上升以及写干扰等问题。
 
总而言之，每种存储技术都各有优缺点，并没有完美的存在。MCU厂商如何进行取舍？如何尽可能针对弱项研发出新技术？又如何针对新兴技术研发出所需的新设备、新材料？这些都是不容忽视、且需要考虑的问题，但有一点可以确认，那就是哪怕是MCU厂商，也必须密切关注新兴存储技术的发展状况和态势，否则将会被竞争者抛在身后。


本文关键词：SRAM,MRAM,MCU

相关文章：何为SRAM存储器静态随机存取

宇芯有限公司自成立以来，我们专注于代理国内外各大知名品牌的半导体元器件，代理品牌有NETSOL、JSC、everspin代理、来杨Lyontek、ISSI、CYPRESS，VTI等多个品牌总代理资质，主要产品线为sram、mram、psram等其他存储器芯片，致力于为客户提供具有竞争优势的产品，是一家专业提供存储方案解决商。