爱德万研发出记忆测试STT-MRAM切换电流测量系统

爱德万T5385ES记忆测试系统及用于STT-MRAM评估的测试环境

半导体测试设备领导供应商爱德万测试宣布其与日本东北大学创新整合电子系统中心(CIES)的合作，本计划由东北大学电机研究所教授远藤哲夫主持，成功地研发出高速、高精确度模块，可以测量磁性随机存取存储器(STT-MRAM)中记忆束的切换电流，这是众所期待用于爱德万测试记忆测试系统的次时代记忆技术，运作速度为微安培／纳米秒。

由于这项科技的创新，使得观察STT-MRAM记忆单元每分钟通过电流变化成为可能，此外，由于运用新研发技术开发成功的此测试系统，也让STT-MRAM故障分析及STT-MRAM技术实务应用又向前跨出了一大步。这项测试科技除应用于STT-MRAM系统外，也可用于其他如ReRAM及PCRAM电阻改变类的记忆系统上。

STT-MRAM记忆单元由磁隧结(MTJs)及晶体管组成，记忆单元堆叠排列，形成储存器阵列。一个MTJ就是一个非挥发性记忆元素，运用磁阻效应纪录数据。除了不需搭配备用电源外，STT-MRAM结合了所有高速操作、低电压操作及高重写容差的特色，据说这是其他非挥发性记忆技术所难以达到的境界。全球各研究机构及公司目前都在进行STT-MRAM的研发。

此项新科技除了能应用在研发，另外用于大量生产、高效率及使用记忆测试系统的绩效评估正确性都非常重要。然而，目前STT-MRAM的切换是随机的现象，利用电子的量子机械性以及热诱发波动；此外，这些电流非常弱，一般低于100微安培甚至更小，出现的时间也仅仅数纳米秒，因为即使测量设备可能量测在单一隧结处或单一记忆电池中的磁力切换，但对于多重记忆单元中的储存器阵列的测量仍有困难。

爱德万测试及东北大学CIES携手合作研发出用于爱德万测试系统的高精密度、高速电流测试模块，成功的执行了实验测量电阻内每分钟的变化以及在STT-MRAM切换操作过程中电流每纳米秒单位间的转变次数。实验中，由包含一个MTJ及一个晶体管组成的记忆单元STT-MRAM测试芯片，装置于一个工业用标准尺寸300毫米的硅片上，成为原型，晶圆表面整体都进行测量。这项研究的成功为高效率与高精密度STT-MRAM分析错误技术的发展树立了新的里程碑。期望这项成功可以改善生产率，并提升STT-MRAM的实用性。

成功的实验植基于爱德万测试与东北大学CIES联盟及OPERA(Program on Open Innovation Platform with Enterprises, Research Institute and Academia)计划，共同合作研究的成果。东北大学CIES会继续此研究开发计划，祈能使新的具备外部磁场应用机制的STT-MRAM记忆测试系统商品化。此研究结果于2018年10月22~24日，在仙台市举行的IEEE非挥发性记忆技术研讨会中发表。

OPERA计划是以促进业界与学界合作为目的的平台。会员包括东北大学、京都大学、山形大学，以及一群居于领导地位的业界公司。东北大学是本计划的协调人。