삼성이 14nm FinFET 공정의 로직과 호환되는 임베디드 MRAM 을 개발해 VLSI 심포지엄에서 공개했습니다. 

 

 

이건 샘플용 다이인데 128Mbit와 16Mb의 STT-MRAM 매크로입니다. 나중에는 8nm FinFET에도 임베디드 MRAM을 쓸 수 있다고 밝혔습니다. 

 

eMRAM은 MRAM과 다르게 금속 배선 공정에 자기 터널 접합 기억 소자(MTJ:Magnetic Tunneling Junction)를 넣습니다. 그래서 메모리 셀의 선택 트랜지스터 생산 기술과 상관 없이 대규모 로직에 MRAM을 넣을 수 있습니다. 삼성 외에 다른 회사들은 28nm/22nm FD SOI CMOS, 28nm/22nm 평면 벌크 CMOS 로직과 호환되는 eMRAM을 발표했습니다. 

 

 

삼성의 이 14nm FinFET 로직 호환 128Mbit eMRAM은 자동차용 반도체를 목표로 합니다. 동작 온도 범위가 -40~150도로 넓고, 온도 150도/전압 0.64V의 조건에서 판독 클럭이 80Mhz로 높습니다. 데이터 버스는 256비트니까 전송 속도는 2.5Gbps입니다. 

 

 

16Mbit eMRAM 매크로의 다이 이미지입니다. 

 

 

또 150도에서 보존 기간 10년 이상, 재기록 수명 100만번 이상이 나옵니다. 

 

 

 

웨이퍼 레벨에서 수율은 처음에 50%였지만 공정 개량을 통해 지금은 90% 이상으로 높였습니다. 위는 전자 현미경으로 촬영한 구조도입니다. 아래부터 FinFET, 메탈 레이어, 바텀 전극 연결(BEC), 자기 터널 접합(TJ)입니다. 

 

 

 

8nm 공정으로 만들 경우 불량률과 쓰기 불량률은 14nm와 별 차이가 없었기에, 앞으로 신형 공정에서 적용도 기대됩니다.