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Motorola erreicht bedeutenden Durchbruch mit
einem 1 Mbit MRAM-Universal-Speicherchip mit
Kupfermetallisierung
Im Zeitplan für die
Massenproduktion im Jahr 2004; deutliche Vorteile für die Kunden von
Handys, tragbaren Geräten, Laptops, PCs und Autos erwartet
HONOLULU – 10. Juni 2002 – Der
Halbleiterbereich (SPS) von Motorola hat in Zusammenarbeit mit den Motorola Labs
diese Woche auf dem VLSI (Very Large Scale Integration) Symposium zu
Technologien und Schaltungen 2002 seinen ersten 1 Megabit
MRAM-Universal-Speicherchip (MRAM = Magnetoresistive Random Access Memory)
vorgestellt. Dieser Durchbruch bringt die Forschungsarbeiten auf dem Gebiet von
Universalspeichern einen signifikanten Schritt voran. Eine Technologie steht vor
der Tür, die den Markt für Halbleiterspeicher revolutionieren
wird.
“MRAM besitzt das Potential,
für den Großteil der digitalen Konsumelektronikgeräte wie
Handys, tragbare Geräte, Laptops, PCs und sogar Autos zur
marktbeherrschenden Speichertechnologie zu werden,” erklärte Saied
Tehrani, Direktor für MRAM-Technologien im SPS. “ Als führendes
Unternehmen bei der Entwicklung dieser Technologie liegen wir gut im Zeitplan,
um das selbst gesteckte Ziel zu erreichen, MRAM-Muster im Jahr 2003 und
Produktionsstückzahlen im Jahr 2004 zu
liefern.”
Motorola hatte bereits das
erste im Februar 2001 angekündigte 256 Kbit MRAM-Chip entwickelt. Bei MRAMs
handelt es sich um nicht-flüchtige Speicher, das heißt, dass die im
Speicher abgelegten Daten erhalten bleiben, wenn die Betriebsspannung
abgeschaltet wird. Der 1Mbit-Chip ist jetzt das größte in Entwicklung
befindliche MRAM und führt die Halbleiterbranche näher an die
kommerzielle Vermarktung dieser äußerst kompakten
Universal-Speicherchips heran.
Diese
revolutionäre Technologie für Speicherchips könnte die Art und
Weise deutlich verändern, in der Endverbraucher elektronische Geräte
benutzen. Chronische Probleme wie langsam startende Computer oder Handys,
Datenverluste, langes Warten auf zu ladende Daten und kurze Batterielebensdauer
könnten dank der MRAM-Chips der Vergangenheit angehören. Zum Beispiel
müssen die Computer von heute nach dem Einschalten Daten immer wieder von
der Festplatte in den internen Speicher laden. Das MRAM ist so konzipiert, dass
die Programme und Daten im lokalen Speicherbereich verbleiben, selbst wenn das
Gerät abgeschaltet wird. In ähnlicher Weise kann das MRAM
voraussichtlich die Wartezeit beseitigen, mit der wir beim Ein- und Ausschalten
unserer Handys konfrontiert werden.
"Forscher
haben jahrzehntelang nach dem ‘heiligen Gral’ in der Welt der
Halbleiterspeicher gesucht -- einen Baustein, der nicht-flüchtig,
kostengünstig, schnell und stromsparend ist. Jede der heute
gebräuchlichen Technologien, ob DRAM, Flash oder SRAM, adressiert eine oder
zwei dieser Eigenschaften, aber keine Technologie kann bisher alle vier
Anforderungen erfüllen. Die Erfolge von Motorola auf dem Gebiet der
MRAM-Technologie scheinen uns näher an das ultimative Ziel eines idealen
Speicherchips zu bringen," stellte Jim Handy, Direktor der Semico Research
Corporation für den Bereich nicht-flüchtige Speicher, fest.
Die MRAM-Technologie ermöglicht daneben
die Integration mehrerer Speicheroptionen auf einem einzigen Chip. Indem die
Notwendigkeit für eine Vielzahl verschiedener Speicher entfällt,
können künftige Konsumelektronikprodukte kleiner gebaut und mit mehr
kostengünstigen, im Speicher realisierten Funktionen ausgestattet
werden.
“Indem sie die Komplexität
eines Systems reduzieren, tragen MRAMs dazu bei, die Batterielebensdauer und die
Systemleistung bei gleichzeitiger Senkung der Systemkosten zu steigern,”
erläuterte Tehrani. “Das MRAM kombiniert aggressive Leistungsdaten
für Speicherbausteine mit nicht-flüchtigem Verhalten und verfügt
gleichzeitig über beide Eigenschaften, und das bei einem Bruchteil des
Stromverbrauchs von heutigen Produkten.”
In ähnlicher Weise können die
Vorteile der MRAM-Technologie auch in der Automobilbranche Platz greifen.
MRAM-Technologie kann dabei helfen, die Anforderungen zukünftiger
‘intelligenter Fahrzeuge’ zu adressieren, die funktionelle und
kostengünstige nicht-flüchtige Speicher benötigen, die bei hohen
Zugriffsgeschwindigkeiten über eine große Anzahl von Lese- und
Schreibzyklen funktionieren. Eine ganze Reihe von Anwendungen, von solchen in
der Kommunikationstechnik bis hin zu funkgestützten Schließanlagen,
können durch den Einsatz von MRAMs verbessert
werden.
Die erstklassige integrierte
MRAM-Technologie aus dem Hause Motorola ist eine der Schlüsselkomponenten
für die kürzlich von Motorola, Philips und STMicroelectronics
verabschiedete Absichtserklärung, eine Allianz zu gründen, die sich
mit der Entwicklung von zukunftsträchtigen Halbleitertechnologien und der
Herstellung von 300mm-Wafern
befasst.
“Motorola's Beitrag zu dieser
von drei der 10 größten Halbleiterherstellern der Welt
gegründeten Technologieallianz und sein Know-how auf dem Gebiet
integrierter MRAMs schafft die Voraussetzungen für eine beschleunigte
Entwicklung von MRAMs der nächsten Generation. Wir gehen davon aus, dass
die Allianz uns in die Lage versetzen wird, einen Großteil des
Speichermarkts zu erobern und zu einer schnelleren Marktakzeptanz der
MRAM-Technologie zu gelangen,” meinte Rick Sivan, Vice President und
Direktor des 'Embedded Memory Center' von Motorola. “Motorola engagiert
sich dafür, MRAMs und die damit verbundenen Vorteile zu den Kunden zu
tragen.”
Der von Motorola mit
großem Erfolg demonstrierte Speicherbaustein ist ein 1 Mb MRAM mit
niedriger Stromaufnahme, das auf einer nur aus einem Transistor bestehenden
Speicherzelle (1T) und einer einzigen MTJ (Magnetic Tunnel Junction) basiert und
das bei Zykluszeiten von weniger als 50ns für Lesen und Schreiben arbeitet.
Dies ist die bisher umfangreichste Demonstration eines MRAMs und das erste
Produkt, dessen Integration in CMOS mit Kupfermetallisierung erfolgt ist. Das
Speicherdesign mit einer Organisation von 64k x 16 basiert auf einem
CMOS-Prozess mit Strukturbreiten von 0,6µ und wurde auf einem
200mm-Substrat mit Kupfermetallisierung gefertigt. Für die Ummantelung der
Kupferbahnen mit magnetischem Material wurde eine neue Struktur verwendet, und
so konnte die für das Programmieren der Bits benötigte Energie um den
Faktor vier gesenkt werden. Mit dieser Struktur erreicht man einen
leistungsfähigen und kostengünstigen Speicherbaustein mit niedriger
Stromaufnahme.
Eine Zusammenarbeit mit der
DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) und von der DARPA
bereitgestellte Gelder haben zusammen mit den bereits von Motorola erarbeiteten
Forschungsergebnissen das Unternehmen in die Lage versetzt, sich bei dieser
Technologie an vorderster Front zu positionieren.
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