LCD TV傳統旺季到 Vista帶動NB、監視器市場加溫面板廠爭搶LCD驅動IC 供需吃緊恐延續到明年1Q
(記者趙凱期∕台北) 2006/10/25
由於全球TFT LCD面板廠看好2006年第四季液晶電視(LCD TV)市場需求,配合近期PC市場出現Vista的鋪貨效應,帶動筆記型電腦(NB)及液晶監視器需求明顯轉佳,台系面板廠近期針對LCD驅動IC積極拉貨的動作,已造成LCD驅動IC市場供需轉趨吃緊,台系IC設計業者表示,由於晶圓代工交期仍達10週以上,因此,若本季面板需求如預期發燙,則缺貨問題到2007年第一季恐怕都難以緩解。
不過,台系IC設計業者也坦言,這樣的缺貨問題,其實往往在面板產業景氣突然樂觀時,都會發生,原因就在於LCD驅動IC供應商本身的庫存,目前多壓縮在1個月左右水準,即使加上在晶圓代工廠所佈建的WIP(Wafer in process)量能,其實也只有1.5個月的安全存量,一旦面板廠齊一心志看好未來市場需求,則客戶大量拉貨的動作,絕對會造成LCD驅動IC市場傳出缺貨聲音。
只是,這樣缺貨的效應,對LCD驅動IC供應商而言,其實僅能得到LCD驅動IC報價(ASP)持穩,及毛利率相對穩定的些許好處,除非有誰能在晶圓廠那頭掙得更多的晶圓產能,才會有更大的營收及獲利成長利多可期,而通常擁有經濟規模的聯詠(3034)及奇景,絕對是第一優先受惠者,其中聯詠9月營收提前以新台幣30.53億元創下歷史新高的走勢,就是反應LCD驅動IC市場供需吃緊的利多。
台系IC設計公司進一步分析,其實這波LCD驅動IC缺貨熱潮,多集中在17吋以上的大尺寸面板市場,以17吋面板為例,第三季跌破100美元時,整個市場是乏人問津,大家都期待有90美元以下的低價,不過,當8月中旬過後,17吋面板漲回100美元,甚至現在看到120~130美元後,大家又一窩蜂搶貨,市場供需波動過大的情形,當然也會造成LCD驅動IC市場的動盪。
而在全球LCD TV市場需求旺季,多集中往年的第四季,從聖誕節到隔年新曆年,一直再到農曆年,都是LCD TV產品的熱銷時分,面對近來LCD TV報價頻頻下殺取量的策略奏效,近來全球面板廠同聲看好第四季面板需求,甚至認為在Vista效應加持下,2007年第一季面板市場需求仍可維持高檔,因此,台面板廠爭搶LCD驅動IC的動作之多,是繼年初以來所罕見。
不過,台系IC設計業者也強調,LCD驅動IC市場供需吃緊的情形,是建立在產業鏈預期第四季及2007年首季面板市場需求將出現明顯成長的理論基礎下,加上晶圓代工廠成熟製程產能交期仍在10週以上,所以LCD驅動IC市場供不應求的情形,照理說到2007年第一季都難以紓解,但是,若12月下旬面板市場需求轉淡,則LCD驅動IC市場供需瞬間平衡的現象,也將可以預見。
威剛佈局NAND Flash專利有成 晉升國際大廠標準 Vista帶動 明年啟動新一波隨身碟需求熱潮
(記者連于慧∕台北) 2006/10/25
記憶體模組大廠威剛(3260)董事長陳立白表示,自2005年起,威剛持續在NAND型Flash專利佈局的成果已逐漸顯現,目前威剛共擁有158件專利,包含子公司萬國則共擁有337件專利,而從2006年第四季開始,威剛與八達共同擁有的雙∕多介面記憶卡正式開放授權,涵蓋領域包括台灣、大陸、美國、韓國、加拿大等地。
此外,陳立白也表示,微軟(Microsoft)新作業系統Vista除了帶動DRAM模組需求外,也同時帶動NAND型Flash的需求量,Ready Boost功能將增加隨身碟的需求,對於全球隨身碟市場會啟動新一波熱潮;而威剛也同時宣佈推出全球第一支支援Ready Boost功能的隨身碟。
陳立白指出,大陸順口溜常說「三流企業玩產品,二流企業玩品牌,一流企業玩專利」,因此近2年積極佈局NAND型Flash相關產品的專利領域,目前威剛擁有的專利已達158件,集團(包含萬國)擁有的專利權高達337件,平均每送件申請數量約4~5件。
尤其是在雙∕多介面記憶卡技術方面,威剛於2006年中取得八達的授權專利,包括台灣、大陸、美國、韓國、加拿大等地區,已開始對外開放授權;而針對八達與積智日通卡在雙介面記憶卡上的官司,陳立白表示,目前只剩下日本地區還未確定,但看好其勝訴機會。
此外,針對Vista作業系統對DRAM產業帶來的效應,陳立白指出,預計2007、2008年會陸續反應,預估玩家級的消費者將會最快升級電腦,企業級的用戶需要一點時間;在Vista推出前,PC記憶體bundle容量約600MB~700MB,Vista之後是1GB起跳,而受惠Vista作業系統的貢獻,預計將為DRAM需求量帶來20~30%成長幅度。
陳立白也指出,目前威剛NAND型Flash相關產品比重約35%,預計2007年將成長至40%,屆時將視DRAM模組和NAND型Flash產品熱絡的情況,在比重上做適時的調整。
新聞評析-爾必達下修資本支出 與力晶好事近?
(記者吳宗翰∕特稿) 2006/10/25
爾必達24日發佈2006會計年度第二季財報,令人感到意外的是,在所有DRAM廠幾乎一致上修資本支出的同時,爾必達卻反其道而行,下修2006會計年度資本支出預算,這是否與爾必達和其重要策略伙伴力晶(5346)間的新廠合作案,有一定程度的關連,引起市場高度關注。
10月初力晶董事會甫通過發行上限6億股的海外存託憑證(GDR),主要是為了因應12吋廠設備資金需求,而此舉一出立刻引起市場一陣聯想,認為力晶與爾必達的新廠合作案可望塵埃落定,市場也估計,此次力晶將可募集到新台幣120億元左右的資金,將有助力晶12C廠加速建廠。
而就在傳聞言猶在耳之際,24日爾必達指出,原本在公佈第一季財報時發佈2006會計年度資本支出為1,400億日圓,將向下修正為1,200億日圓,此話一出,市場人士便又再度將焦點轉移至爾必達與力晶的合作案,原因在於爾必達選擇在此時下修資本支出,難免啟人疑竇。
一般來說,減少資本支出的原因,可能是對整體產業景氣並不看好,二來則是對於擴產資金來源無須擔心,亦即已找到產能來源,而目前看來最有可能的則是後者,因為若爾必達確定與力晶合作建廠,則對於爾必達來說,便無需過多的資本支出用於擴充產能。
不過另一方面,也有可能因爾必達廣島12吋廠產能已擴充到接近滿載,因此無需更多資本支出用於廣島廠的擴建;此外,其8吋廠需要升級設備的可能性也可說是微乎其微,因此爾必達自然無須再編列過多的資本支出預算;最後,以力晶迅速擴充產能的速度來看,爾必達根本不需要擔心產能不足的問題,從這個角度觀察爾必達縮手資本支出的動作,看來也相當合理。
目前爾必達計劃第四季開始採用70奈米製程投產,而力晶則規劃第三季末試產70奈米,2007年第二季在12A、B廠導入量產,配合力晶中科12C新廠2007年第三季起也將進入投片階段,12C廠亦將直接以70奈米製程切入生產,因此對於爾必達的產能供應來說,無疑已吃下一顆定心丸。
思源:下個10年將尋求購併對象!旗艦產品Laker跨入主流市場 與國際EDA業者相抗衡
(記者宋丁儀∕新竹) 2006/10/25
電子設計自動化(EDA)業者思源(2473)飛躍10個年頭,該公司執行副總兼創辦人之一的鄧強生表示,思源未來不排除尋求產品具有互補性的購併對象,以求1加1大於2的成效,至於之前業界盛傳台灣知名大廠對購併思源極有興趣,鄧強生則鄭重否認,他表示,過去思源在利基型市場擁有極高的市佔率,放眼下個10年,更將跨入主流市場,有信心與國際大廠相抗衡。
思源自結前3季稅前新台幣6.48億元,與2005年同期6.67億元相較微幅減少2.8%,依目前流通在外股本1.92億計算,累計每股稅前為3.38元,本週董事會思源也將對前3季財報進行決議;思源表示,預期第四季營收將較第三季成長5%,而全年營收則與2005年持平、全年獲利則約增長10%。
目前思源EDA 2大產品是以除錯軟體Novas及佈線(Layout)軟體Laker為主力,其中Novas眾所皆知已成為其殺手級旗艦產品,而Laker則與國際大廠產品現面對面競爭;鄧強生表示,Laker「愈做愈漂亮」,日前已正式推出以Design-driven為取向的新版本,預期市場佔有率可從目前1成左右拉高至15%,並直接侵蝕國際大廠的市場,不過思源指出,新版Laker正式挹注業績應會自2007年中開始。
身為思源的創辦人之一,鄧強生指出,過去10年思源花相當多研發資源開發利基市場及後段Layout市場,未來思源將從點狀工具(point-tool)跨入主流EDA市場,也將更重視設計驗證、電子系統層次設計(ESL)等前段市場;據了解,思源針對ESL也已開發出具相當成熟度產品,預計2007年正式推出,這也使思源得以從既有產品,擴充產品線至主流產品、甚至是新興市場,與知名大廠直接競爭。
思源從10年前由6人創立,迄今已擴充為規模共計300人的本土EDA廠商,鄧強生說,未來思源會不斷尋求購併其他具有產品互補性的EDA公司,但他對之前謠傳思源將「被購併」,強烈回應絕對沒有,特別向外界澄清。
思源24日在新竹舉辦類比暨混訊設計研討會,晶圓代工龍頭台積電(2330)與IC設計公司聯發科(2454)、立錡(6286)等都捧場參與。
明基慎重考慮放棄明基西門子品牌 手機將回歸明基品牌、並轉戰利基市場 目標明年轉虧為盈
(記者沈勤譽∕台北) 2006/10/25
明基(2352)棄守德國手機子公司明基行動通訊(BenQ Mobile)後,正著手打造自己的手機團隊,未來將以智慧型手機等利基產品為主,並鎖定亞太、大陸及東歐等零售通路,並立下2007年轉虧為盈的目標;值得注意的是,由於分手事件對品牌造成一定程度衝擊,明基正慎重考慮放棄明基西門子品牌,未來手機可能回歸明基品牌進行銷售。
明基總經理李錫華表示,明基的手機事業正進行轉型,將鎖定在大陸、亞太及東歐等地的零售通路,至於營運商部份,主要營運商的大門仍然敞開,未來將慎選特定夥伴進行合作;在產品策略部份,明基將鎖定智慧型手機、行動上網等高度成長、利基的市場區隔,暫時不會介入低階大量型的產品,其中工業設計將是最大的差異化。
他進一步說,明基手機事業將力行亞洲研發、亞洲生產的策略,預計2007年推出14款新機,其中產能將縮減為40%,研發、銷售與行銷支出則將減少90%,雖然營收將大幅減少,但虧損會減少更多,由於組織輕薄化,轉虧為盈的目標將更容易達陣,預計2007年就可達成。
值得一提的是,由於西門子(Siemens)幾乎已經全面撤出通訊事業,加上明基西門子品牌可能存有分手事件的陰影,反倒對明基的手機產品不利,明基內部正在討論未來手機產品的品牌策略,有可能放棄使用明基西門子,並回歸明基品牌,讓所有產品線的品牌方向一致。
對此,李錫華強調,根據當初簽訂的合約,明基可使用西門子品牌5年,未來還可使用4年,對於未來的品牌策略,還在與客戶與通路夥伴討論,但不排除使用明基品牌。
明基董事長李焜耀表示,由於手機事業團隊從德國移回亞洲,亞洲組織將會進行調整,其中行銷與業務團隊將會增加,而亞洲生產據點將從現有的台灣、蘇州,集中到出口便利的上海。
明基3Q創單季虧損最高紀錄 大虧122億元本業僅小虧8,000萬元 惟提列損失準備達118億元 另提出100億元還債計畫
(記者沈勤譽∕台北) 2006/10/25
明基(2352)在宣佈停止投資德國手機子公司明基行動通訊(BenQ Mobile)之後,第三季一口氣提列損失準備達新台幣118億元,包含應收帳款、借款與部份庫存,使得單季出現稅後淨損122.2億元,每股虧損4.65元,這是連續第六季本業虧損及連續第四季稅後虧損,也創下單季虧損最高紀錄,不過,本業僅小虧8,000萬元。
明基財務資深副總游克用表示,不計明基行動通訊的營收在內,2006年第三季營收為400.67億元,毛利率則回升到10.6%,本業小虧8,000萬元,基於保守原則,一次性認列118億元,包括德國子公司的應收帳款、明基借給荷蘭控股公司的款項、長期股權投資及部份庫存,稅前淨損為120.8億元,稅後淨損則為122.2億元,每股虧損為4.65元。
明基24日董事會承認前3季財報,單季台灣母公司營收為1,019億元,稅後虧損達197億元,每股虧損為7.7元。
由於不計明基行動通訊約100億元的營收,明基第三季手機佔整體營收比重下滑到18%,較第二季腰斬,資訊產品與數位媒體產品則分別提升到68%及14%,較第二季的53%及11%增加。
游克用指出,為了降低利息成本,並降低財務風險,明基已經提出100億元的還債計畫,將於未來4季內執行,未來將會持續降低固定資產及長期投資,處分非核心投資,轉換成現金加以還款;事實上,明基董事會已經通過,將以9.4億元出售龜山廠辦大樓與土地給達信科技(8163),並出售均豪(5443)的股票。
放眼第四季,明基總經理李錫華表示,手機以外的產品,整體營收將低於第三季,其中液晶監視器的出貨與營收都可望增加,液晶電視與數位相機也會有可觀的成長表現,但代工的光碟機第三季已全數移轉給建興電(8008),第四季將不計營收,也會影響第四季營收表現。
至於原本擬定的250億元私募計畫,明基董事長李焜耀否認外傳募資困難的說法。他強調,明基與幾家私募基金討論了一半,他們都有很高的興趣,不過由於明基停止投資明基行動通訊後,相關計畫暫停,未來將伺機重新啟動。
新聞評析-超微、戴爾NB大動作 驚動老戰友惠普、宏碁 為顧新歡得罪舊愛 超微緊抓戴爾是福是禍仍未知
(記者林詩萍∕特稿) 2006/10/25
費盡千辛萬苦,超微(AMD)總算取得和PC第一大廠戴爾(Dell)全系列PC產品線合作機會,無論在伺服器(Server)、桌上型電腦(DT)和戴爾攜手的超微,多半因素都包括這些產品線在全球市佔率擁有突破20%的優異表現得來,但多年來在NB處理器市佔率僅維持10%上下的超微,最終也爭取到戴爾青睞而共創攜手在NB打天下的機會。不少人因此看好超微後續表現,認為這將一舉推升超微在NB市佔率,甚至有機會突破15%,創下新高,然而在超微爭取與戴爾合作的大動作下,卻得罪昔日共同赤手空拳打拼的老戰友惠普(HP)、宏碁(2353),超微為了在NB更上層樓而極力爭取和戴爾合作,恐怕真正的危機才要開始。
其實,在NB業界,大家都很清楚超微對終於可以和戴爾攜手的新里程感到振奮,不過,值得留意的是,這麼多年來,超微似乎從來沒有成功同時「照顧」這麼多家客戶,以過去的經驗來看,超微只要專心在每個階段和1家客戶好好共事或發展1項主力展品,都可以獲致很好成績,但是,只要超微開始「分心」,問題就出來了,所以,就惠普和宏碁等品牌大廠的立場,永遠要準備備案,他們現在在與超微合作的重要產品線都同時備妥相近的英特爾(Intel)機種,到了最後一刻,只要有任何風吹草動,就會立刻轉賣英特爾NB。
特別是日前甫擊敗戴爾登上全球PC霸主的惠普,其作風屬國際NB大廠相當特立獨行的一員,在過去英特爾稱霸全球NB處理器市場時,惠普獨排眾議且無畏英特爾壓力,開始採用超微處理器,其配備超微NB產品線最高峰甚至高達50%,對惠普而言,昔日擁有革命情感並共同牽手打天下的超微,如今卻全力支援眼前最直接的競爭對手,後續惠普在產品線還會做什麼樣的調整,還有得瞧。
就台NB廠來自超微的消息,預估2006年全球搭配超微CPU的NB總量將超過1,200萬台,其中,惠普仍將是超微最大客戶,不過,惠普顯然已將超微和戴爾走得這麼近的事實看在眼裡,過去惠普在網路銷售的NB,超過50%是搭配超微CPU的機種,不過,在新改款且陸續推出的消費性產品線中,不管是14.1吋寬螢幕、15.4吋或17吋寬螢幕的Pavilion和Presario,都是可以同時選擇搭配超微或英特爾處理器的雙用機種。
此外,NB成長性最為看好的在消費性市場,而全球消費性市場最強的則在經銷通路,這對向來以直銷模式、企業用戶(商用市場)見長的戴爾已經相當吃虧,但對經銷模式、消費性市場操作得宜的惠普、宏碁等大廠,卻相對擁有不少優勢。在全球NB成長已轉向消費性市場,超微卻選在此時大力支援商用NB霸主戴爾,似乎在時機點上仍有被議論的空間;超微與戴爾合作原為好事一樁,只不過究竟是福是禍,恐怕對超微真正的考驗才要開始。
戴爾、超微NB超級戰艦10月底啟航!首批月出貨量50萬台 橫掃全球449~499美元低價市場
(記者林詩萍∕台北) 2006/10/25
甫於2006年第三季失去PC龍頭寶座的戴爾(Dell)與CPU大廠超微(AMD)首次在筆記型電腦(NB)領域合作計畫即將正式啟動,據台NB代工廠指出,戴爾預計在10月最後1週開始出貨,11月初便能在全球各NB市場看到「AMD Inside」的戴爾NB,首批月出貨量高達50萬台,主要鎖定低價機種,預計將橫掃449~499美元低價市場,超微相當看重此次合作案,希望能在NB市場一舉打響聲勢,並讓其CPU市佔率更上一層樓!
台NB代工業者表示,戴爾「AMD Inside」NB自11月起將在全球開賣,預計2006年推消費性市場最主流的15.4吋NB機種,2007年第一季再推17吋NB機種,其中,15.4吋NB機種月出貨量高達50萬台,由廣達(2382)負責代工生產,將搭配超微低階NB CPU(僅少數採高階CPU),戴爾配備低階Mobile Sempron NB預計以449~499美元售價橫掃全球低價NB市場。至於戴爾2007年第一季所推出17吋NB機種,則由仁寶(2324)負責操刀,同樣是主打消費性市場。
NB業者指出,超微在全球NB CPU市佔率向來不及15%,但自2006年第四季起藉由與戴爾合作,可望快速將出貨量放大,進而推助超微市佔率再度攀升至歷史高峰。事實上,據與戴爾合作的台NB廠表示,戴爾和超微告知他們,自2006年第四季至2007年第四季雙方合作的第一年,戴爾將採用2,000萬顆超微PC CPU,其中,NB CPU估算約至少達400萬顆,顯見雙方合作誠意與決心。
值得注意的是,除戴爾首次採用超微NB CPU正式出貨外,近來超微CPU缺貨聲浪不斷,而超微卻願意以首批月出貨量高達50萬顆CPU來全力支持戴爾,且未來若市場接受度良好,極有機會持續維持此一規模月出貨量,此舉是否引發超微客戶之間的CPU貨源排擠效應,成為NB業界關注焦點。
台NB業者認為,2006年下半全球NB市場需求超旺,CPU缺貨聲浪四起,除英特爾(Intel)為Yonah庫存護航而有心讓Core 2 Duo(Merom)供貨吃緊外,向來在NB CPU少有缺貨狀況發生的超微,近期亦開始出現供貨不足,特別是在低階Mobile Sempron系列供貨缺口最為嚴重,讓不少NB大廠因CPU缺貨而在旺季出貨時顯得捉襟見肘。
不過,針對與戴爾合作情況,超微台灣分公司表示,總部並未對各區域分公司透露與戴爾合作任何細節,因此,無法對該消息作任何評論,至於有關超微NB CPU缺貨問題,則表示係因第三季需求強勁,導致供貨吃緊,對於第四季雖尚無預估值,但有信心市佔率表現會持續攀升。
磁性隨機存取記憶體技術結構剖析
上網時間 : 2006年10月24日
在新一代記憶體技術開發競賽中,飛思卡爾半導體(Freescale)已實現了磁性隨機存取記憶體(MRAM)的商業化。該公司在今年中發佈了8年來的研究成果:4MB MR2A16A元件;其MRAM記憶體技術使用磁矩來保存位元狀態,符合商業應用需求。由於MR2A16A擁有多種獨特功能,預計將在新興記憶體應用市場中創造更大商機。
MR2A16A採用256K x 16位元配置。它是一種非同步設計,使用標準的晶片啟動、寫入啟用和輸出啟用的接腳,實現了系統的靈活性,防止匯流排衝突。獨立的位元組支援接腳實現了靈活的資料匯流排控制,能以8位元或16位元為單位讀取和寫入資料。
本質上來看,MRAM是一種非揮發性記憶體技術,在不需要電源的情況下,能將記憶體內容保留至少10年時間。而MR2A16A具有無限制寫入能力。研究顯示,即使在最惡劣的執行條件下,MR2A16A位元單元也能承受58兆次讀寫週期。迄今為止,MR2A16A位元單元從未出現耐久力方面的故障,而位元迴圈研究仍在持續進行。
MR2A16A採用0.18μm製程,以及專用的MRAM製程來建構位元單元。利用這兩種技術,總共可形成5個互連層。該晶片使用3.3V電源。它具有對稱的35奈秒的高速讀取和寫入存取時間,並實現了完全靜態執行。首款MRAM元件採用44接腳的TSOP-II封裝,符合RoHS標準。它配備了業界標準的中心電源和接地SRAM輸出接腳,能應用於各種採用相同SRAM配置的現有硬體中(圖1、表1和圖2)。
MRAM邁向商業應用
MR2A16A主要瞄準商用應用領域,在這些應用中,用戶必須在系統崩潰時保存資料。當系統遇到電源故障時,有一些關鍵的資料參數必須在所有電源斷開之前快速保存。保存在MR2A16A上的資料參數還可在事後檢索,以診斷或排除導致系統故障的問題。對於這類‘黑盒’應用來說,MR2A16A相當適用,因為它能在斷電時以SRAM速度寫入資料,同時還能在沒有任何電源的情況下保留資料。
MRAM還非常適合於那些需要‘恢復播放’功能的娛樂應用。在斷電時,指示已播放媒體的時間戳記的書籤被快速保存在非揮發性MRAM記憶體上。在重新接通電源時,它幾乎可以暫態執行恢復播放功能(圖3)。
MRAM同時可實現安全系統的加密管理功能。加密參數可以在系統關閉時快速保存和保留。同樣,遊戲機也需要在電源斷開時快速保存資料參數,以保持資料完整性。
表1:MR2A16A接腳功能
圖1:MR2A16A封裝示意圖
圖2:MR2A16A結構圖
圖3:媒體恢復播放應用
位元單元作業
MR2A16A擁有包含一個電晶體和一個磁穿隧結(1T1MTJ)的交替(Toggle)位元單元。磁穿隧結(MTJ)處於MRAM位元單元的核心,它由位於兩個磁層之間的一個薄氧化鋁(AlOx)介電層組成,每個磁層都擁有一個相關的磁極。頂部磁層稱為自由層,因為它可以自由轉換極性;底部磁層稱為固定層,因為它的極性是固定的,不能更改。
自由層的極性決定了位元的狀態是‘0’還是‘1’。當自由層的極性和固定層的極性相同時(指向同一方向),通過MTJ Stack的阻力就很小(參見圖4a)。
圖4:MTJ極性相同-阻力小
當自由層的極性和固定層的極性相反時(指向相反的方向),通過MTI堆疊的阻力就非常大(參見圖4b)。
正是通過MTJ Stack的阻力大小決定了位元單元的讀數是‘0’還是‘1’。
在編程作業中,自由層的極性可以切換到兩個方向中的任何一個。極性通過MTJ頂部和底部垂直方向的銅互連層進行設置。垂直互連的電流產生一個磁場,該磁場可將自由層的極性方向切換為相反方向(參見圖6)。
圖6:1T1MTJ 位元單元
要成為一種可靠的記憶體,MRAM商品化的主要障礙是其位元干擾率很高。在對目標位元進行編程時,非目標位元中的自由層可以隨意編程。透過建構交替位元單元,飛思卡爾研究人員已經克服了這一問題。當位元的狀態切換時,交替 位元單元就在相同方向上旋轉磁矩。寫入線1和寫入線2上的不穩定電流脈衝就會旋轉極性,而不會干擾目標位元同一行或同一列上的位元。
為進一步讓非目標位元免受干擾,飛思卡爾在銅纜的三側使用一個塗敷層將銅互連層包圍起來。該塗敷層可以引導和集中指向目標位元單元的磁場強度。如此就能使用更低的電流,將相鄰位元與磁場隔離(在正常情況下磁場會誘發干擾),因而對目標位元進行編程。
在量產MRAM元件前,還面臨由極薄的AlOx(氧化鋁)穿隧隔離層所導致的問題。AlOx中的厚度變化會導致位元單元阻力產生很大差異。飛思卡爾已經解決了AlOx厚度變化問題,在整個記憶體陣列、整個晶圓表面和所有量產產品中,穿隧隔離層都是相同的。
飛思卡爾還添加了兩個額外的層,因而改變了固定磁層方法。固定層下方為Ruthenium (Ru,釕)層,在釕層下方則是另外一個稱為釘扎層的磁層。固定層和釘扎層的極性相反,因而產生很強的耦合效應。這種耦合使固定層的極性保持固定。這樣,在編程作業過程中,它就不會因為突然施加磁場而發生意外翻轉(圖7)。
圖7:釘扎層
與其他記憶體的比較
與其他目前市場上通用的記憶體進行比較,MRAM具有許多優勢(表2)。
表2:目前市面上主流記憶體技術概述
快閃記憶體:快閃記憶體技術使用保存在一個浮動多晶矽(浮動閘)上的電荷,該浮動閘覆蓋在閘氧化物上。快閃記憶體位元單元的編程需要一個高電壓場,將電子的速度提高到足夠快,以便電子能克服矽物質和浮動閘之間的氧化物的能量障礙。這就使電子能夠穿過氧化物,為浮動閘充電,而浮動閘又會改變位元單元電晶體的電壓閾值。電子反覆通過氧化物會導致氧化物逐漸消耗。因而,快閃記憶體在經過1萬~100萬個寫入週期後就不能再使用。隨著連續的寫入作業,有些快閃記憶體最快可在10天內損耗。而MRAM卻能忍受無限數量的寫入週期,因為它沒有充電或放電過程。在編程過程中,磁極是旋轉的,不會產生破壞,也不會降低執行性能。
在編程過程中,快閃記憶體要求很高的電壓,以吸引電子穿過氧化物。MRAM則使用電流來產生磁場,對自由層進行編程。一般來說,快閃記憶體在大的記憶體陣列上進行編程或擦除作業。MRAM則能在單個地址上執行寫入作業。
SRAM:SRAM需要電源來保留其記憶體內容,因為它使用了CMOS邏輯電平的電晶體。MRAM記憶體內容保存在自由磁層的極性內,由於該層是磁性的,因此能在無需電源的情況下保留其狀態。
隨著技術的發展,SRAM單元日益變小,勢必會產生更多泄漏。對各個單元來說,這個泄漏很小,但是當記憶體元件中的單元增加到數百萬個時,泄漏就相當大了。隨著技術日益使SRAM單元變小,這種效應還將繼續成長。由於MRAM的非揮發性,可以在系統中採用斷電技術,使漏電流接近為零。
電池供電SRAM:電池供電SRAM由SRAM單元和電池組成。該記憶體是非揮發性的,因為電池可以提供電源,以保留記憶體內容。相反,MRAM則不需要電池來保留資料,MRAM的讀寫速度高於電池供電的SRAM。由於MRAM不需要電池,因而它也不存在電池組件降低可靠性的固有問題,因而提高了可靠性,消除了與電池處理有關的環境問題。
EEPROM:與MRAM相較,EEPROM編程速度要慢得多,寫入次數也有限。
NVSRAM:NVSRAM(非揮發性SRAM)將SRAM和EEPROM結合在一起。當電源丟失時,NVSRAM將資料從SRAM保存到EEPROM上。然而,將資料傳輸到EEPROM的速度非常慢,因此NVSRAM上需要一個大型外部電容器以保持電源,同時進行資料傳輸。MRAM具有寫入作業速度更快的優勢,可在系統正常執行期間寫入資料。因此,當電源丟失時僅需傳輸最少的資料。採用MRAM的應用可在無需使用大型外部電容器的情況下,安全地將資料寫入記憶體,進而從中受益。
FRAM:Ferroelectric RAM(鐵電記憶體)是一種非揮發性RAM,一般來說,它的陣列規模比較小,只有4KB到1MB,原因在於FRAM技術的可擴展性非常有限,進一步壓縮了位元單元大小。而MRAM就沒有受到與FRAM相同的可擴展性限制,因此可以實現更大的記憶體陣列。
MRAM的編程速度比FRAM快。有些FRAM的讀寫次數限制在100億次週期。此外,由於讀取作業會破壞正在讀取的位元單元內容,因此有些FRAM也要求在執行讀取作業後刷新記憶體。
DRAM:動態RAM要求頻繁刷新記憶體以保留資料,而MRAM則不要求刷新記憶體。
MRAM技術未來展望
預計MRAM將在汽車領域獲得廣泛使用。使用MRAM的汽車碰撞記錄器將能在出現交通事故時收集和保存更多資料。在這種應用中,記憶體的內容必須在碰撞過程中(碰撞時電源通常被中斷)倖存下來。保留在碰撞記錄器中的資料可以用於確定事故的起因或車輛故障。
使用感測器的汽車應用從MRAM技術中受益匪淺。由於感測器能夠連續不斷地向記憶體中寫入資料,因此對於快閃記憶體而言,跟上資料寫入速度會有一定困難。新型安全氣囊系統上具有感測器,用於檢測和記錄旅客重量、與車輛上其他安全設備的互動以及受影響的程度。
其他一些汽車系統,如里程表、胎壓系統和ABS煞車系統都需要頻繁地向記憶體寫入資料。隨著頻繁的寫入作業,很容易超出快閃記憶體的寫入/擦除功能限制,因而導致記憶體損耗。而MRAM則具備無限寫入週期能力,可提供更可靠的系統,特別是在安全氣囊和ABS等關鍵任務應用中。
近年來,人們對MRAM在軍事應用中的使用也產生了一些興趣。軍事應用中的很多系統都依賴電池供電的SRAM。這些應用具有電池帶來的固有可靠性問題。軍事部門已經意識到MRAM是一種更可靠的替代產品,Honeywell已經授權飛思卡爾的MRAM技術在軍事和航太應用領域內使用。
隨著MRAM技術的改進,嵌入式系統在架構方面要經歷更為劇烈的變化。目前為止,MRAM是取代嵌入式微控制器中RAM+快閃記憶體方案的最具潛力商品。一般來說,RAM用於資料儲存,快閃記憶體則用於程式儲存。MRAM將能取代這兩種記憶體,實現單記憶體架構。MRAM還可以取代微控制器中的晶片專用ROM程式碼,以便為這些程式碼提供快速的現場可編程升級。
在大型系統中,微控制器與提供快速讀寫功能的RAM記憶體進行互動。DRAM主要作為應用程式的臨時記憶體,而硬碟則用來保存應用軟體和資料的非揮發性資訊,但它的讀寫速度很慢。一旦MRAM取代了所有這些記憶體元件,我們就能即時引導PC和其他系統從中斷的地方恢復執行。MRAM的這些功能可為這種技術創造更多商機。
目前市場上仍未出現真實的通用記憶體。所有記憶體在寫入迴圈次數、讀寫速度、資料保留、陣列密度、功耗和價格方面各具優劣勢。目前市場上的所有記憶體都有其固有的侷限性,因此不可能同時具備所有類型記憶體的最佳特性。然而,隨著技術的進一步改進,MRAM將憑藉其優勢,在成為通用記憶體方面佔據獨特的優勢地位。
耐久性研究
MR2A16A位元耐久性的研究目的是確定MRAM位元單元是否受到耐久性限制。這種經驗式研究還用於確定重覆使用記憶體是否會對軟錯誤率(SER)產生負面影響。
讀寫週期測試是在Burn-in(老化試驗)系統中進行的,很多單元能夠同時執行。功能測試和軟錯誤率資料的收集則在ATE上進行。
該元件在4MHz(250奈秒)和90℃的條件下執行。MR2A16A的最高頻率為28.5MHz (35ns)。商用產品的最高週邊溫度規格為70℃。根據計算結果,若在4MHz頻率下執行,其執行頻率會增加到28.5MHz,則MR2A16A接面溫度將會提高20℃。所以,儘管70℃是規定的最高溫度,但研究實際上是在90℃溫度下進行的。
迴圈壓力、功能測試、SER資料收集都在最壞的標稱電壓和溫度執行環境下進行。這時,我們研究的元件忍耐了58兆(5.8E13)次讀寫週期,而沒有出現任何故障。該研究還在進行中,旨在確定能在多大程度上為MR2A16A 1T1MTJ位元單元的寫入週期收集經驗資料。
作者:Tom Lee
飛思卡爾半導體公司