Ya hemos hablado en varias ocasiones de la posible y más probable sustituta de la memoria RAM convencional: la MRAM. Pero aunque hasta hace poco era más bien un concepto, lo cierto es que los principales fabricantes de semiconductores están apostando por ella más fuerte y a raíz de esto, es posible que finalmente llegue al mercado de servidores y de consumo. ¿Cómo ven los desarrolladores esta tecnología y por qué se está imponiendo?
La memoria (como concepto y no forma) está sufriendo un problema generalizado desde hace años: avanza a un ritmo más lento que la tecnología de miniaturización de los principales fabricantes de semiconductores. Esto provoca que siempre sea un eslabón que todos quieren saltar de alguna manera en sus diseños, pero lo cierto es que cuando no queda más remedio, se vuelve un problema, y aquí entra la MRAM.
MRAM será la alternativa elegida frente a eFlash o SRAM
Alternativas en el mercado las hay como para sustituir la RAM tradicional en todas sus vertientes como tecnología CMOS, hacia otro tipo de producto mucho más eficiente, que se adapte mejor y consiga más rendimiento.
Las eFlash o las SRAM en sus versiones más simples eran una opción, pero MRAM está siendo quien se lleve el gato al agua, ya que en las primeras cada transistor vale como selección de celda y almacenamiento de datos, tiene un alto voltaje y solo se puede reducir hasta los 28 nm por el momento, muy por detrás de la industria común.
Las SRAM cuentan con celdas que tienen entre 6 y 8 transistores, pueden fabricarse casi al mismo nivel de miniaturización que los transistores de CPU o GPU, pero cuenta con un problema clave: ocupa una gran parte de silicio y su capacidad no es alta por ello.
Y aquí es donde entra MRAM, ya que hablamos de un tipo de memoria que puede crear un elemento de almacenamiento llamado unión de túnel magnético o MTJ mediante el cableado de múltiples capas o BEOL. Esta tecnología no depende de la tecnología de grabado de los transistores
Por si no queda claro el concepto: MRAM no depende de si estamos grabando los transistores con FinFET, FD SOI o GAA, podemos hacerlo con cualquiera de ellas, ajustando así el desarrollo mucho más y lanzando roadmaps mucho más certeros.
En el apartado de eficiencia es posiblemente donde más destaque, ya que como es una memoria de acceso no volátil, el consumo de corriente en modo de espera es muy bajo.
Tres frentes abiertos para que esta tecnología despegue definitivamente
Samsung, IBM, Global Foundries y TSMC han presentado sus avances con esta tecnología ya en 2020, por lo que podemos hacernos una idea de hacia donde va el sector y cuanto tiempo le falta. Hay tres vertientes principales a tratar. El primero son los resultados mostrados en el IEDM 2020 por Samsung sobre el hecho de que MRAM puede reemplazar a la SRAM en un periodo corto de tiempo.
Esto es evidentemente muy importante por el hecho de que medio mercado mundial funciona con SRAM, donde el impacto puede cambiar el paradigma de PC y servidores, entre otros tantos sectores.
El segundo es que sustituirá a la eFlash como dispositivo integrado, es decir, MRAM integrada. El avance aquí es el haber conseguido un mayor grado de confiabilidad a alta temperatura, por lo que ya sería óptima para coches, móviles o tarjetas de almacenamiento externas entre otros sectores. Se habla de que el periodo de retención de las celdas es de 1 mes a más de 125 ºC.
El último es el más importante, ya que se refiere a la miniaturización de la tecnología. En dos años se ha pasado de 22 nm y 40 nm a unos más que respetables 14 nm y 16 nm. Siguen por detrás de los procesos más avanzados, pero el salto es muy importante a todos los niveles nanométricos.
En cambio, la eMRAM tiene una vida útil de 100000 ciclos y un periodo de retención de 10 años con rangos de temperatura de -40ºC hasta los +125 ºC, pero solo está siendo desarrollada por GF.
Lo que se busca con todas estas técnicas es simple: integrar la lógica de los transistores del momento a un tipo de memoria para reducir el área total del chip y lanzar con ello un nuevo impulso al tamaño de los die y la eficiencia general de cualquier SoC, CPU, APU o GPU.
Esto está tan avanzado que Samsung ya está produciendo este tipo de memoria en masa como eMRAM para reemplazar a las Flash, así que no estamos ante una tecnología de futuro que podría no llegar, es una realidad que todos están tratando en sus fabs para lanzar productos revolucionarios al mercado.
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