TSMC 22ULL eMRAM模具从Ambiq™Apollo4中移除
嵌入式内存的另一个颠覆性技术！
嵌入式内存（Ememory）的另一个破坏性产品已到达并快速审查！TSMC已成功开发和商业化22纳米EMRAM产品，具有STT-MRAM技术和设备集成。TechInsights从Ambiq™Apollo4 Blue MCU中删除了TSMC Emram Die（母产品：Fitbit Luxe Fitness Band）。Apolo4 SoC（包标记：2M AMA4B）是由Ambiq专有的亚阈值功率优化技术（Spot）平台构建的第4代系统处理器解决方案。
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TechInsights的新兴和嵌入式内存专家一致认为，台积电22ULL eMRAM展示了广泛的系统设计应用，如:
- 物联网（物联网）设备
- 电池驱动的端点设备
- 可穿戴设备
- 用于代码和数据的高效非易失性存储器
- 汽车
- MCU（微处理器）
- 服务器
- 模拟控制器
- 传感器中心
Ambiq™Apollo4和TSMC 22ULL工艺，在不牺牲电池寿命的情况下实现高智能化
图1. Fitbit Luxe健身带包装
图2. Ambiq™Apollo4 Blue MCU包装
图3。Ambiq™Apollo4蓝色MCU模具照片
Apolo4 SoC在TSMC 22 NM超低泄漏（22ULL）HKMG门 - 最后一个过程中，并基于32位ARM Cortex-M4处理器，具有FPU和ARM Artisan物理IP，从MRAM实现3μA/ MHz低睡眠电流模式。TSMC 22ULL ESTT-MRAM对于支持MCU功能的片上代码存储是必不可少的，以实现业界领先的功率性能，与以前的Apollo2（10μA/ MHz，EFLASH）和Apollo-3（6μA/ MHz，EFLASH）进行比较。图1,2和3显示了Ambiq™Apollo4蓝色MCU包，并从Fitbit Luxe Fitness带中取出。模具标记和EMRAM阵列块（蓝色盒子）的描述在芯片图像上添加。
低功耗EMRAM为代码和数据提供了非常大，有效的非易失性存储器
图4. AMBIQ™APOLLO4蓝色MCU模具中具有TSMC 22ULL进程的16MB EMRAM阵列模块
Apolo4 MCU在15.56毫米上使用2 MB（16 MB）MRAM2麦德迪。图4显示了AMBIQ™Apollo4蓝色MCU模具上具有TSMC 22ULL进程的16MB EMRAM阵列模块。以前的Apollo2（AMAPH）和Apolo3（AMA3B）SoC产品使用TSMC 40nm EFLASH过程（40ulp）和2D NOR ESF3电池结构，第三代分栅嵌入式超级填充，包括例如（擦除门），CG（控制门），FG（浮栅）和WL SG（选择门）。低功耗EMRAM为代码和数据提供了非常大，有效的非易失性存储器。MRAM不会受到闪存产生的写入磨损。
EMRAM CELL MTJ的SEM X-Section and Bevel顶视图成像
图5. TSMC 22ULL EMRAM单元MTJ层的SEM X部分图像
图6. TSMC 22ULL EMRAM单元MTJ层的斜角顶视图图像
去年，TechInsights对一些最近的eMRAM产品进行了分析，比如三星生产的用于华为智能手表的索尼GPS soc(28纳米FDSOI)，以及Everspin/GlobalFoundries (GF) 28纳米1gb独立DDR4 STT-MRAM和Avalanche/Renesas 40纳米eSTT-MRAM芯片。而台积电22ULL eSTT-MRAM是迄今为止最先进的技术节点。eMRAM 1位细胞大小为0.046µm2这与Everspin / GF的28nm STT-MRAM细胞相似（0.041μm2）。模块面积为2 MB Emram在芯片上的尺寸为1.90 mm2共16个子阵列块，eMRAM子阵列块大小为46,800µm2220 nm WL节距和210 nm BL节距。
MRAM / MTJ层嵌入金属-3（M3）和金属-4（M4）之间，圆形图案，具有77升降角度（X部分）。图5和6示出了EMRAM单元MTJ层的SEM X部分和斜面顶视图。与Apollo3，外围和Ememory栅极间距（Min。）的比较，已经减少了170nm至120nm（对于外围栅极），以及每次230nm至110nm（用于Emram阵列）。
AMBIQ Apollo Blue MCU（微处理器）：比较产品规格
表1显示了Ambiq™Apollo Blue MCU系列与Apollo2、Apollo3和Apollo4的比较。例如，由台积电以22ULL工艺生产的Ambiq的低功耗Apollo4微处理器将可与GlobalFoundries用于GreenWave AI处理器的eMRAM(22纳米FDSOI)相媲美。台积电的eMRAM将搭载在16纳米FinFET平台上，并将于2022年批量生产。
| 设备 | Ambiq™Apollo2 Blue MCU | Ambiq™阿波罗3蓝色MCU | Ambiq™Apollo4 Blue MCU |
|---|---|---|---|
| 产品示例 | 华为ERS-B29 BAND 2 PRO | 华为Ter-B19频段3职业 | Fitbit Luxe(健身手环) |
| 包标记 | AMAPH | AMA3B | AMA4B. |
| 电源电流 | 10µ/ MHz (eFLASH) | 6µ/ MHz (eFLASH) | 3µ/ MHz (eFLASH) |
| 死的标记 | Apollo 2 Ambiq Micro 2016 | 阿波罗3号Ambiq Micro 2017 | 阿波罗4号Ambiq Micro 2020 |
| 芯片尺寸（密封） | 6.43毫米2 （2.55 mm x 2.52 mm） |
10.72毫米2 (3.21毫米x3.34毫米) |
15.56毫米2 （3.95 mm x 3.94 mm） |
| CMOS工艺 | 40 ULP | 40 ULP | 20妳 |
| 铸造 | 台长 | 台长 | 台长 |
| 数量的金属 | 8 (7 Cu, 1 Al) | 9（8铜，1 al） | 10（9铜，1 al） |
| 逻辑门距 | 170 nm. | 170 nm. | 120 nm（hkmg） |
| 嵌入式内存 | EFLASH（2D和ESF3） | EFLASH（2D和ESF3） | eMRAM |
| Ememory Gate音高 | 250海里 | 230 nm. | 110海里 |
| Ememory位细胞大小 | 0.068μm.2 | 0.068μm.2 | 0.046μm.2 |
| Ememory区部分和能力 | 14%, 8 Mb | 9％，8 MB | 10.4％，16 MB |
表1. Ambiq™Apollo Blue MCU系列的比较表;apollo2，apollo3和apollo4
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