Флеш-память имеет свои достоинства, но также обладает рядом недостатков, поэтому крупные разработчики микроэлектроники активно работают над созданием и внедрением иных, лишённых недостатков NAND типов энергонезависимой памяти. Одной из разновидностей такой памяти является STT-MRAM (Spin-Transfer-Torque). На мероприятии IEEE International Devices Meeting 2020 корпорация IBM продемонстрировала новые чипы этого типа, произведённые с использованием 14-нм норм производства.
Термин STT-MRAM расшифровывается как «магниторезистивная память с записью с переносом спина электрона». В отличие от более традиционных технологий, значения в такой памяти хранятся за счёт магнитных моментов, а не электрического заряда. Скоростные характеристики STT-MRAM великолепны, но объёмы невелики — порядка гигабайт.
Одним из крупных разработчиков, занимающихся STT-MRAM, является IBM, которая ещё в 2018 году представила уникальный SSD с буфером на основе этой технологии вместо традиционной DRAM. На тот момент память типа MRAM имела ёмкость порядка 256 Мбит на чип и выпускалась с использованием 40-нм техпроцесса, а использование 22-нм норм и достижение ёмкости 1 Гбит на кристалл лишь обсуждались.
А уже в 2020 году компания представила новые SSD FlashCore с MRAM-буфером и продемонстрировала собственные рабочие микросхемы STT-MRAM, произведённые с использованием 14-нм техпроцесса. При этом удалось добиться очень высоких скоростных характеристик: если ранее шла речь о задержках в районе 6-7 мкс, то в случае с новыми чипами STT-MRAM речь идёт уже о 4-20 наносекундах, а это показатели уровня DRAM. Столь низкие скорости циклов записи делают новинки идеально походящими на роль рабочей памяти в компактных встраиваемых приложениях и в качестве «кеша последнего уровня».
IBM сообщает, что ей удалось преодолеть проблемы с реализацией магниторезистивных туннельных вентилей (MTJ) при малых размерах элемента, что ранее ограничивало STT-MRAM рамками 22-28-нм техпроцессов. Новая технология использует шаблон с вертикальным расположением MTJ-структур (высота 160 нм), он имеет ёмкость 2 Мбит. В нём удалось избавиться от паразитных наводок, за счёт чего задержки при записи удалось снизить до рекордных 4 нс. Компания также рассказала о новых продвинутых магнитных материалах, позволяющих создавать структуры со временем переключения 2 нс, что делает их идеальным выбором для различного рода энергонезависимых кешей.
Помимо STT-MRAM, IBM сообщила о развитии технологий памяти на основе фазового перехода. В перспективе они позволят создавать аналоговые энергонезависимые массивы памяти, способные точно хранить синаптический вес. Такая память будет идеальной для аналоговых инференс-систем и систем машинного обучения нового поколения. Более подробно о новинках можно прочесть в блоге IBM.
