Freescale och Texas Instruments är två stora halvledartillverkare som idag inte tillverkar fristående minnen men som under de senaste åren lagt ner stora summor på att utveckla ett alternativt icke-flyktigt minne för inbyggnad. Det är brister i flashminnets arkitektur som driver på utvecklingen, menar båda företagen.

- Vi är övertygade om att flashminnet kommer att finnas kvar i många år än, men som inbyggt minne har flash inte vuxit speciellt mycket främst eftersom det är dyrt att addera i tillverkningsprocessen, säger Gary Silcott på Texas Instruments.

Kräver färre masklager

Lustigt nog har de två företagen valt att satsa på olika minnesalternativ för inbyggnad. Freescale tror på magnetoresistiva minnen, MRAM, medan Texas Instruments stöder ferroelektriska minnen, FeRAM.

Texas Instruments har licensierat sin FeRAM-teknik från Ramtron och företagen har en överenskommelse om att framöver utveckla minnet gemensamt.

Hittills har Texas Instruments demonstrerat tekniken genom att producera ett testchips om 64 Mbit i en 130 nm logikprocess. Kretsen har en skriv- och lästid på under 30 ns.

- Vårt minne kräver bara två extra masklager i produktionsprocessen. Det kan jämföras med inbyggda flash som kräver fem till åtta extra lager, säger Gary Silcott.

Färre masklager ger lägre tillverkningskostnad. Vad slutpriset blir beror på vilken processor TI väljer att bygga in minnet på, menar Gary Silcott.

- Vårt första chips med ett inbyggt FeRAM ska dyka upp under nästa år. När kretsen blir tillgängligt i konsumentprodukter beror på när våra kunder väljer att introducera sina produkter.

Kretsen kommer att tillverkas i 90 nm.

MRAM klarar 45 nm

För Freescales del gäller ungefär samma tidsram. I februari i år demonstrerade företaget ett 4 Mbit MRAM tillverkat i en 180 nm CMOS-process. Och på Electronica i München visade företaget dessutom upp en lösning med ett 4 Mbit MRAM och en 32 bitars processor i samma kapsel.

- Just nu har vi 90 nm under utveckling som kombinerar minne och logik och tidigt nästa år kommer vi att ha de första fysiska chipsen framme, säger Andreas Wild på Freescale.

När kommersiella prover på styrkretsar med inbyggt MRAM dyker upp vill han däremot inte säga. Inte heller vilken styrkrets det handlar om eller storleken på minnet. Att sådana chips är på väg är däremot klart.

Freescale har valt MRAM-tekniken eftersom den är ickeflyktig samt enklare att skala än flash.

- I experiment har vi visat att det går att tillverka MRAM i 65 nm och vi har forskningsresultat som gör att vi är övertygade om att cellen klarar att tillverkas i 45 nm, säger Andreas Wild.

Ytterligarare fördelar är att innehållet i ett MRAM inte förstörs då minnet läses och att det kan läsas obegränsat antal gånger. Minnesinnehållet i ett FeRAM förstörs vid läsning, vilket gör att data måste skrivas tillbaka.

- Ett MRAM är också betydligt enklare att tillverka i en vanlig CMOS-process än FeRAM.

Visserligen kräver ett MRAM tre extra masklager i en CMOS-process, jämfört med två för FeRAM. Skillnaden ligger istället i hur hårt bunden minnesfunktionen är till transistorn. FeRAM liknar ett DRAM genom att det består av en transistor och en kondensator. När kiselskivan tillverkas adderar man ferroelektriska kristaller i kondensatorerna.

- Fördelen med MRAM är att det går utmärkt att addera de extra masklagren från en wafer tillverkad hos ett foundry. Vi har testat med mycket gott resultat, säger Andreas Wild.

För både Texas Instruments och Freescales del ligger fokus idag på att ta fram ett alternativt minne för inbyggnad. För Freescales del är det däremot inte helt uteslutet att man också kommer att tillverka diskreta MRAM en dag.

- Vi kan helt klart klara det, men det är en öppen fråga än så länge. Det är ett marknadsbeslut som kräver andra beslutsunderlag än vi har idag, säger Andreas Wild.

Flash håller länge som fritt minne

Anna Wennberg