埋め込みMRAM技術がフラッシュとSRAMを置き換えへ：福田昭のストレージ通信（103） GFが語る埋め込みメモリと埋め込みMRAM（3）（1/2 ページ）

[福田昭，EE Times Japan]

2種類のCMOSプラットフォームに2種類のMRAMが対応

　半導体デバイス技術に関する国際会議「IEDM」では、カンファレンスの前日に「ショートコース（Short Course）」と呼ぶ1日間のセミナーを開催している。2017年12月に開催されたIEDMでは、「Memories for the future: device, technologies, and architecture（将来に向けたメモリデバイスの技術とアーキテクチャ）」と題したショートコースが開催された。このショートコースでは6本の技術講座が午前から午後にかけて実施された。

　その中から、埋め込みメモリ技術（CMOSロジックとメモリを同じシリコンダイに混載する技術）に関する講座「Embedded MRAM Technology for IoT & Automotive（IoTと自動車に向けた埋め込みMRAM技術）」が興味深かったので、その概要をシリーズでお届けしている。講演者はシリコンファウンダリー（半導体製造請負サービス企業）大手のGLOBALFOUNDRIESでeNVMフェローを務めるDanny P. Shum氏である。

　なお講演の内容だけでは説明が不十分なところがあるので、本シリーズでは読者の理解を助けるために、講演の内容を適宜、補足している。あらかじめご了承されたい。

　前回は、埋め込みフラッシュメモリの微細化限界と、MRAM（磁気抵抗メモリ）による置き換えの可能性を論じた。今回は、GLOBALFOUNDRIESが提供する埋め込みMRAMマクロの概要を解説する。

　前回で述べたようにGLOBALFOUNDRIESでは、2xnm以下の技術世代に向けた大容量の埋め込み不揮発性メモリとして、MRAMを考えている。提供する埋め込みMRAMのマクロには、2種類のバージョンがある。埋め込みフラッシュメモリの置き換えを想定したMRAM（eMRAM-F）と、埋め込みSRAMの置き換えを想定したMRAM（eMRAM-S）である。

　GLOBALFOUNDRIESはCMOSロジックのプラットフォームとしては、2種類のプラットフォームを微細化していくことを公式に発表している（参考記事：EUVと液浸、FinFETとFD-SOI、GFの強みは2点張り）。1つはサーバやネットワーク、グラフィックスなどの高性能プロセッサに向けたプラットフォーム（高性能プラットフォーム）で、バルクシリコンとFinFETの組み合わせを基本とする。もう1つは低消費電力のモバイルやウエアラブル、IoT端末などのマイコン（マイクロコントローラ）やSoC（System on a Chip）などに向けたプラットフォーム（低消費電力プラットフォーム）で、完全空乏型SOI（FD-SOI）とプレーナーFETの組み合わせを基本とする。

　そしてバルクシリコンとFinFETを基本とする高性能プラットフォームには、埋め込みSRAMを置き換えることを想定したMRAM（eMRAM-S）マクロを提供する。このSRAMあるいはMRAMは、ワークメモリとして機能する。高速のデータ書き換えが頻繁に発生するメモリである。MRAMはメモリセルがSRAMよりも小さいので記憶密度が向上する他、待機時の消費電力が減少する。

GLOBALFOUNDRIESが提供する2つのCMOSプラットフォームと埋め込みMRAMの位置付け （クリックで拡大） 出典：GLOBALFOUNDRIES

　またFD-SOIとプレーナーFETを基本とする低消費電力プラットフォームには、埋め込みフラッシュメモリを置き換えることを想定したMRAM（eMRAM-F）マクロを提供する。このフラッシュメモリあるいはMRAMは、CPUを動かすプログラムコードを格納する。メモリには大きな記憶容量と不揮発性、長期間のデータ保持を要求される。フラッシュメモリでは微細化が困難な22nm以降のプラットフォームで、MRAMは大容量のコード格納用不揮発性メモリとして使われる。