MRAM 即磁阻式隨機(jī)訪問存儲�的簡稱。MRAM 集成� SRAM 的高速讀寫性能與閃存存儲器的非易失�,它可以作為一個單一的存儲器�,用于既需要快速、大量存儲數(shù)�(jù),又需要斷電后保持?jǐn)?shù)�(jù),并可快速恢�(fù)的系�(tǒng)��
MRAM是指以磁電阻性質(zhì)來存儲數(shù)�(jù)的隨�(jī)存儲器,它采用磁化的方向不同所�(dǎo)致的磁電阻不同來記錄0�1,只要外部磁場不改變,磁化的方向就不會變�。不像DR AM為了耍保�?jǐn)?shù)�(jù)需 i I � 電流不斷流動,MR A M不需要刷新的操作。從原理上來看。MRAM的莆�(fù)凄寫次數(shù)近乎無限�,片讀取和寫入速度接近S R A M� 同時(shí),MRAM的存儲元�,存儲容量上呵與DR A M� u 比擬 此外,穿隧式磁電阻材料有半導(dǎo)體材料所不具有的電阻值火的特�(diǎn),使得其組件的功耗低�
MRAM兼具非易�、高速度、高密度、低耗等各種�(yōu)良特�,所以被�(rèn)為是電子�(shè)備中的理想存儲器。另�,MRAM由于是金屬材料為主,因此抗輻射能力遠(yuǎn)較半�(dǎo)體材料強(qiáng) �
與現(xiàn)有的靜態(tài)存儲器SRAM、動�(tài)存儲器DR AM和快閃存儲器 F l a s h相比,MRAM性能都足非常��
MRAM所帶來的另一個好處:允許將多種存儲器功能集成到一個芯片上,從而削減對多個仔儲器的需�、相�(yīng)的成體和�(shè)備的大小.降低系�(tǒng)的復(fù)雜� ,提高成本效益并延長電池壽命�
MRAM足大多數(shù)手機(jī) � 移動�(shè)�、膝上機(jī)、PC等數(shù)字產(chǎn)品的存儲器的潛在替代�(chǎn)�。從MRAM芯片技�(shù)的特性上來看,可以預(yù)�(jì)它將能解決包括計(jì)算機(jī)或手�(jī)啟動�、數(shù)�(jù)丟失、數(shù)�(jù)裝載緩慢、電池壽命短等問題,明顯改變消費(fèi)者使用電子沒備的方式�
MRAM 之所以具有這樣的性能,是由于與傳�(tǒng)� RAM 不同,它是靠磁場極化的形�,而不是靠電荷的形式來保存�(shù)�(jù)的。MRAM 的存儲單元的�(jié)�(gòu)如圖 2 所�,它由三個層面構(gòu)成,最上面的成為自由層,中間的是隧道柵�,下面的是固定層。自由層的磁場極化方向是可以改變�,而固定層的磁場方向固定不�。當(dāng)自由層與固定層的磁場方向平行�(shí),存儲單元呈�(xiàn)低電�;當(dāng)磁場方向相反�(shí),呈�(xiàn)高電�。MRAM通過檢測存儲單元電阻的高�,來判斷所存儲的數(shù)�(jù)� 0還是1�
� 3 更加清楚地展示了 MRAM 存儲單元的結(jié)�(gòu)和讀寫方法。圖中下方左�(cè)是一個晶體管,當(dāng)它導(dǎo)通時(shí),電流可流過存儲單元 MTJ(磁性隧道結(jié)),通過與參考值�(jìn)行比較,判斷存儲單元阻值的高低,從而讀出所存儲的數(shù)�(jù)。當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí),電流可流過編程� 1 和編程線 2(圖中 Writeine 1 � Write Line 2),在它們所�(chǎn)生的編程磁場的共同作用下,使自由層的磁場方向�(fā)生改�,從而完成編程的操作�
�(shí)�(xiàn) MRAM 可靠存儲的一個主要障礙是較高的位干擾�。對目標(biāo)存儲單元�(jìn)行編程時(shí),非目標(biāo)單元中的自由層可能會被誤編程。目前研究人員已�(jīng)成功解決了此問題。寫入線1 和寫入線2上的脈沖電流�(chǎn)生旋�(zhuǎn)磁場,只有它們共同作用的單元才會�(fā)生磁化極性的改變,從而不會干擾相同行或列的其它位單元�
要�(jìn)一步隔離非目標(biāo)單元,使其不受干�,飛思卡爾半�(dǎo)體還使用鍍層包裹�(nèi)部銅線的三個側(cè)�。此鍍層將磁場強(qiáng)度引向并集中到目�(biāo)單元。這使得可以使用低得多的電流�(jìn)行編�,并隔離磁場周邊的通常會遭到干擾的單元�
大批量生�(chǎn) MRAM �(shè)備的另一個難題是由于極薄� AlOx 隧道�(jié)。AlOx �(jié)厚度上的微小變化都會�(dǎo)致位單元電阻的很大改�。如今的半導(dǎo)體技�(shù)已經(jīng)解決了這一問題,從而實(shí)�(xiàn)了在整個晶圓表面上以及整個批量上,都能產(chǎn)生一致的隧道�(jié)�