MRAM 测试
什么是MRAM？
与传统采用电荷存储数据的半导体存储器不同，MRAM（磁阻随机存取存储器）是一种非易失性存储器，使用磁化（例如电子自旋）方向来存储数据位。
与现有的半导体技术相比，MRAM具有许多优点，因为它本质上是非易失性的（例如，当电源切断时能够保存数据），同时还表现出非常好的耐久性（例如读/写周期数）和较低的运行功率。最新一代的MRAM为pSTT-MRAM（垂直自旋转移矩随机存取存储器），已被业界选择取代28/22nm以下技术节点的嵌入式闪存，目前各大半导体代工厂均可提供该产品。
MRAM设备是如何发展的？
第一代MRAM基于所谓的嵌套型（toggle）技术，即通过内部磁场写入数据（例如磁化翻转）。Toggle-MRAM至今仍然非常成功，但是它耗电量大，且工艺尺寸很难 减小。之后几代MRAM器件开始使用另一种称为自旋转移矩（STT）MRAM的方法。STT-MRAM使用自旋极化电流写入数据。这种方法的优点是提供较低和可调节的翻转电流，从而开发出更高密度的存储器产品。
MRAM的应用有哪些？
把pSTT-MRAM首选为先进技术节点的嵌入式非易失性存储器（eNVM），业界对此充满兴趣，并已被一级半导体代工厂的生产计划所证实。STT MRAM现在已可被批量生产，以满足多样化的应用领域，如工业、汽车、物联网、移动、人工智能以及计算和存储。
MRAM的未来是什么？
虽然STT MRAM目前是NVM技术的主流，但全球的研究人员已经在研究下一代的产品即SOT-MRAM（自旋轨道矩MRAM）。通过同时实现STT无法做到的无限耐久性和高速性，SOT可以把MRAM的应用拓展到高速缓存中。SOT-MRAM有可能成为一种通用的嵌入式存储器，同时取代微控制器、微处理器和片上系统中的嵌入式NVM和/或嵌入式SRAM。
MRAM市场预测前景如何？
根据Objective Analysis and Coughlin Associates于2020年5月发布的一份报告，到2030年，新兴存储市场将达到360亿美元。取代多种现有技术将在很大程度上推动这一惊人的增长，，如取代微控制器、处理器和ASIC中的嵌入式NOR闪存和SRAM模块，以及专业的独立DRAM内存芯片。
此外，存储行业向新兴内存技术的转移将促使资本设备支出的稳步增长，相应的制造设备收入将达到6.96亿美元。
Hprobe对MRAM的成功有何贡献？
高通量、高可靠性的后端（BEOL）制造设备的可用性是新半导体技术出现的关键。作为一家在MRAM领域拥有独特专业知识的自动测试设备（ATE）供应商，Hprobe为IC制造商提供了一站式解决方案，将加速MRAM产品的开发，确保产品的成功升级。
测试时间是生产中的关键性能指标，也是缩短开发时间的重要附加值。 为STT-MRAM技术 构建最优化的晶圆测试设备，使其具有最大的灵活性和最短的测试时间，可在MRAM开发阶段带来巨大的价值，并可缩短向大批量制造（HVM）升级的时间。Hprobe的方案可解决 对灵活性和产品性能的需求冲突，进而在从技术发布到生产控制和监控的漫长道路上为工程师提供帮助。
Hprobe产品如何运行？
本质上，MRAM要求在外加磁场的同时对晶圆进行电测试。此外，探测必须用高频硬件完成，该硬件提供MRAM器件工作时的超窄时域电压/电流脉冲。
因此，晶圆级参数测试通过以下方式完成：
扫描 器件上方的磁场（垂直和/或平面），同时通过直流电流测量器件电阻。这样可以得到磁滞回线，它反映了存储单元从一种状态切换到另一种状态并保留存储信息的能力。垂直磁场必须高达5000 奥斯特（0.5特斯拉），以切换器件中的两个不同磁性层。
向器件施加超窄（低至300ps， 强度高 至5V）脉冲信号，以复制芯片上的读写操作，并表征其可靠性（击穿电压）。
一旦晶圆制造结束并且芯片制造完成，器件测试就需要在外部磁场下进行，以表征MRAM模块在与环境相关的磁场干扰下工作的抗干扰性。
这种测试可以在切割之前的晶圆级或封装芯片级完成。在这两种情况下，都需要在自动化测试设备上施加三维磁场。
