全国高校eスポーツ選手権運営の舞台裏。Technologiesの共同研究チームは、マイクロコントローラ(マイコン)の内蔵メモリを想定した磁気抵抗メモリ(MRAM)技術の概要を「VLSI技術シンポジウム」で6月8日に報告した(講演番号T15-4)マイコン内蔵メモリの微細化に向いたMRAM技術MRAM技術は、比較的高速な読み出しと書き込みの動作、低い動作電圧、非常に高い書き換え回数、長いデータ保持期間、などを両立可能な不揮発性メモリ技術である。マイコンの内蔵メモリにMRAMを導入した場合は、いくつかの利点が見込める。マイコンの内蔵メモリの主流はフラッシュメモリである。このフラッシュメモリはロジック埋め込みを目的に専用のデバイス技術を備えており、一般的なNANDフラッシュメモリに比べると密度は高くない。記憶内容の消去動作と書き込み動作に高い電圧を必要とするため、微細化にはあまり適していない。マイコンに埋め込むことを想定したフラッシュメモリ技術(以降は「埋め込みフラッシュ」技術と呼称)に比べると、MRAM技術は微細化に適している。動作に必要な電圧が低いこと、微細化してもメモリの動作を維持することなどが、その理由だ。メモリの性能で比較すると、CMOSロジック互換のMRAMは埋め込みフラッシュに比べて書き換えが1,000倍も高速で、書き換え可能回数は10倍を超える。MRAM技術の弱点の1つはメモリセル面積が大きいことだったが、最近の微細化によって埋め込みフラッシュメモリとの差はほぼなくなっている。埋め込みフラッシュ技術(赤い四角のプロット)とCMOSロジック互換STT-MRAM技術(青い三角のプロット)の微細化トレンド。VLSI技術シンポジウムの論文集から40Mbit(5MB)のCMOSロジック互換MRAMダイを試作GLOBALFOUNDRIESらが開発したのは、2xnm世代のCMOSロジック製造技術と互換性を備えた、スピン注入型MRAM(STT-MRAM)技術である。40Mbit(5MB)のMRAMシリコンダイを2xnmのCMOSロジック技術で製造して見せた。5MBという記憶容量はマイコン内蔵メモリとしては、かなり大きい部類に入る。ほとんどの用途では、十分な容量だと言える。Junction)で構成した。CMOSロジック製造技術との互換性を維持するため、磁気トンネル接合(MTJ)は第5層金属配線(M5)と第6層金属配線(M6)の間に作り込んだ。試作したMRAMのメモリセルの大きさは、設計ルール(F)の2乗(F2)に換算すると40F2~60F2である。マイコン埋め込み用不揮発性メモリとしては、かなり小さいと言える。電源電圧は0.9V~1.1Vとかなり低い。磁気トンネル接合(MTJ)の直径は55nm~75nmである。これもかなり小さいと言えよう。MRAMシリコンダイの大きさは公表していない。(a)は記憶素子である磁気トンネル接合(MTJ)のアレイを形成したところ。中央(b)は磁気トンネル接合の断面。MRAMのシリコンダイ写真。下はMTJアレイの断面観察像。VLSI技術シンポジウムの論文集から磁気トンネル接合(MTJ)の製造工程フローチャート。VLSI技術シンポジウムの論文集から書き換え回数重視のセルとデータ保持期間重視のセル開発したCMOSロジック互換MRAMセルには、2種類のセルがある。