IMEC，加碼MRAM

據(jù)悉，Vertical Compute 已籌集 2000 萬歐元，用于將比利時 imec（比利時微電子研究中心）開發(fā)的 MRAM 內存計算芯片技術商業(yè)化。

該芯片預計將基于 imec 開發(fā)的自旋 MRAM 技術，該技術可將功耗降低 80%，并將 AI 大型語言模型的執(zhí)行速度提高 100 倍。

種子輪融資由 imec.xpand 領投，并得到 Eurazeo、XAnge、Vector Gestion 和 imec 的支持，該公司由首席執(zhí)行官 Sylvain Dubois（前谷歌員工）和首席技術官 Sebastien Couet（前 imec 員工）創(chuàng)立，他是自旋 MRAM 技術專家，并領導 imec MRAM 項目。

imec 展示了一款可擴展的自旋軌道轉移磁性隨機存取存儲器 (SOT-MRAM) 非易失性存儲器，該存儲器基于主流的 300 毫米硅工藝制造，具有 2023 年公布的最佳性能。通過結合亞納秒切換、幾乎無限的耐久性和比 SRAM 更低的待機功耗，它可以取代 SRAM 作為 AI 應用中的最后一級緩存，用于內存計算。SOT-MRAM 位單元也可以做得比 SRAM 單元小得多，從而實現(xiàn)更高的位封裝密度。

2023 年國際電子設備會議上展示的 MRAM 設備的開關能量低于每位 100 飛焦耳，對于最后一級緩存應用而言，耐久性為>1015。

「內存技術在密度和性能擴展方面都面臨限制，而處理器性能卻在不斷飆升。AI 工作負載的極端數(shù)據(jù)訪問要求加劇了這一挑戰(zhàn)，因此必須克服內存壁壘才能實現(xiàn)下一波 AI 創(chuàng)新。我們相信，垂直發(fā)展是實現(xiàn) 100 倍收益的途徑，」Couet 說道。

Vertical Compute 總部位于比利時新魯汶，主要研發(fā)辦公室位于魯汶以及法國的格勒諾布爾和尼斯。該公司正在招募工程師，以將基于小芯片的技術商業(yè)化。「我們希望招募來自全歐洲最優(yōu)秀的人才，最終讓歐洲在技術方面處于領先地位，」Dubois 說道。

「這輪種子投資凸顯了對領導團隊能力的信心以及這項改變游戲規(guī)則的技術的顛覆性潛力。我們非常高興能與 Sylvain、Sebastien 及其團隊合作，幫助他們實現(xiàn)雄心勃勃的目標」，imec.xpand 的 Tom Vanhoutte 表示。

不只是 imec，當下諸多研究機構紛紛表示，看好 MRAM。

日前，大阪大學研究人員在《先進科學》雜志上發(fā)表的一項研究 提出了一種用于 MRAM 設備、具有低能耗數(shù)據(jù)寫入的新技術。與目前基于電流的方法相比，該技術可以實現(xiàn)基于電場的寫入方案，能耗更低，有可能為傳統(tǒng) RAM 提供替代方案。

此外，臺積電、英特爾、三星、格芯、聯(lián)電等各大芯片廠商對于 MRAM 的布局，研發(fā)以及生產也在如火如荼地展開。

早在 2002 年，臺積電就與中國臺灣地區(qū)工研院簽訂了 MRAM 合作發(fā)展計劃。2018 年，臺積電進行了 eMRAM 芯片的風險生產，2019 年生產采用 22nm 制程的 eReRAM 芯片。

在 ISSCC 2020 上，臺積電又發(fā)布了基于 ULL 22nm CMOS 工藝的 32Mb 嵌入式 STT-MRAM。該技術基于臺積電的 22nm ULL（Ultra-Low-Leakage）CMOS 工藝，具有 10ns 的極高讀取速度，讀取功率為 0.8mA/MHz/bit。對于 32Mb 數(shù)據(jù)，它具有 100K 個循環(huán)的寫入耐久性，對于 1Mb 數(shù)據(jù)，具有 1M 個循環(huán)的耐久性。它支持在 260°C 下進行 90s 的 IR 回流焊，在 150°C 下 10 年的數(shù)據(jù)保存能力。它以 1T1R 架構實現(xiàn)單元面積僅為 0.046 平方微米，25°C 下的 32Mb 陣列的漏電流僅為 55mA。

2022 年 6 月，中國臺灣工研院與臺積電合作開發(fā)的低壓電流 SOT-MRAM，具有高寫入效率和低寫入電壓的特點，其 SOT-MRAM 實現(xiàn)了 0.4 納秒的寫入速度和 7 萬億次讀寫的高耐久度，還可提供超過 10 年的數(shù)據(jù)存儲壽命。

2024 年，臺積電攜手工研院宣布成功研發(fā)出自旋軌道轉矩磁性存儲器（SOT-MRAM）陣列芯片，標志著在下一代 MRAM 存儲器技術領域的重大突破。這一創(chuàng)新產品不僅采用了先進的運算架構，而且其功耗僅為同類技術 STT-MRAM 的 1%。

三星自 2019 年起，開始量產 28nm 嵌入式 MRAM，2002 年三星宣布開始 MRAM 的開發(fā)計劃。2005 年三星又率先開始了 STT-MRAM 的研發(fā)，該技術后來被證明可以滿足高性能計算領域對最后一級緩存的性能要求，被認為是突破利基市場的利器。在未來兩三年內，將進入更大規(guī)模的量產。

不甘落后的 SK 海力士、英特爾、格芯也掌握了 22nm 嵌入式 MRAM 的量產工藝。MRAM 正式進入 10nm 工藝制程之后，摩爾定律似乎就失效了，處理器性能翻一倍所需時間由原來的兩年延至三年，半導體芯片產業(yè)發(fā)展遇到了技術瓶頸。而與此同時，以 MRAM 為代表的自旋芯片卻在快速發(fā)展。