低功耗MCU设计开始采用MRAM

随着越来越多具成本效益的应用选择磁阻随机存取内存(MRAM)，不仅为其带来了成长动能，业界生态系统也开始支持这一新兴内存选择。

eVaderis最近发布一项超低功耗MCU参考设计的共同开发计划，采用格芯(Globalfoundries)基于22nm FD-SOI (22FDX)平台的嵌入式MRAM技术。两家公司正寻求支持一系列的低功耗应用，例如以电池供电的物联网(IoT)产品、消费和工业MCU，以及汽车控制器。

Globalfoundries近来积极经营MRAM领域，它是少数几家公开宣布在2017年底前至2018年量产MRAM的代工厂之一，并且也已经与Everspin Technologies展开深入合作——Everspin Technologies是第一家从新兴MRAM获得商业动能的制造商。

在2017年于日本举行的国际超大规模集成电路技术、系统暨应用研讨会(VLSI-TSA 2018)上，Globalfoundries在一篇技术论文中描述了Everspin将eMRAM推向22nm工艺节点的进展，以及它如何为嵌入应用大幅提升数据保留效能。同时，Spin Transfer Technologies (STT)近期在商用化MRAM技术方面也取得了进展。

eVaderis透过Globalfoundries的FDXcelerator合作伙伴计划设计其MCU技术，并有效利用22FDX平台的高效率电源管理功能。eVaderis总裁兼首席执行官Jean-Pascal Bost在接受《EE Times》电话采访时表示，使用Globalfoundries的eMRAM用于让eVaderis MCU的各个部份频繁地上电，而不会导致典型的MCU性能损失，较上一代MCU的电池寿命更高10倍以上，芯片尺寸也大幅缩小。

eVaderis在eMRAM MCU方面的进展反映该公司的预测：新兴内存将在2016年取得明显成长动能，而不再等待业务到位。eVaderis于2014年成立。Bost表示该公司的目标在于以MRAM与RRAM等颠覆性的嵌入式内存技术为基础，提供创新IP解决方案。目前该公司有三大内部团队，分别专注于设计自动化、制作工具以及系统。

整体而言，eVaderis期望能将某一种内存工艺移植到另一种，从一家代工厂移植到另一座代工厂。eVaderis创办人兼副首席执行官Virgile Javerliac说，该公司目前主要专注于为MRAM和RRAM等内存开发高效率IP。

Bost说，自公司最初成立以来，许多情况已经发生变化了。“五年前，我们认为必定会在40nm时面对闪存的挑战，而今情况并非如此。三家主要的代工厂都采用MRAM作为28nm及以下节点的非挥发性内存解决方案，而且这些节点都不会再有闪存。这对我们来说是个好消息。”eVaderis专注于具颠覆性的嵌入式NVM的产品，例如可提供类似嵌入式SRAM和DRAM性能的自旋传输力矩磁性随机内存(STT-RAM)和电阻式随机存取内存(RRAM)

Javerliac表示，位级的读写能力以及让客户直接存取编译程序，有助于缩短产品上市时间。相较于宏观层面的闪存，目前采用MRAM已能在逻辑层面工作了。“你可以在CPU中启用特定类型的功能。”他说，与Flash不同的是，你可以将技术分配用于整个系统中。

Bost说，eVaderis早期曾经进行了大量的客户访谈，目的在于了解对于MRAM和RRAM的性能期待。PRAM带来了一些新的市场兴趣，因为它展现出可能成为某些应用的理想解决方案。他说：“这两种技术都有发展空间。但很显然，最大的市占率将会属于MRAM。”

eVaderis与GlobalFoundries共同开发使用eMRAM的22FDX参考设计，预计将在今年第四季上市。工艺设计套件现已上市，采用多计划晶圆的22FDX eMRAM客户原型已在开发中。

Objective Analysis首席分析师Jim Handy表示，迄今为止，在MCU上采用这些新兴内存并不普及，主要是因为这些新技术比起NOR闪存或SRAM的成本更高。他说：“随着工艺微缩超过14nm，预计将会发生变化，因为NOR无法再使用，而SRAM也开始变得越来越大。”

Handy表示，eVaderis支持低功耗MRAM的低功耗MCU听起来与电池供电设备非常相称。“MRAM比闪存更能持久储存数据。然而，无论是NAND还是NOR，闪存的写入都会长时间耗电，强制预擦除更是耗电。”

他认为，MRAM和其他新兴非挥发性技术的特点之一在于编程人员能够灵活地使用内存。“他们不再需要将程序代码限制在NOR的大小或限制数据只能在SRAM的大小，」Handy说：「这不仅简化了设计，而且透过让同样基于MRAM的MCU用于多种应用中，可为某些客户节省成本。“