磁阻式随机存取内存

✍ dations ◷ 2025-11-19 09:45:32 #电脑内存,固态电脑储存媒体,存储媒体,自旋电子学

磁阻式随机存取内存(Magnetoresistive Random Access Memory,缩写为MRAM),是一种非易失性内存技术,从1990年代开始发展。这个技术的拥护者认为,这个技术速度接近SRAM,具有快闪存储器的非挥发性,容量密度及使用寿命不输DRAM,平均能耗远低于DRAM,成为真正的通用型内存(英语:Universal memory)(Universal memory)。它目前由Everspin(英语:Everspin Technologies)公司生产,其他公司,包括格罗方德(GlobalFoundries)和三星集团已经宣布产品计划。

与传统的RAM芯片技术不同,MRAM中的数据不作为电荷或电流流动存储,而是由磁存储元件存储。 这些元件由两个铁磁性板形成,每个铁磁板可以保持由薄的绝缘层分开的磁化。两个板之一是设置为特定极性的永磁体; 另一个板的磁化可以改变以匹配外部磁场的磁化来存储存储器。 这种配置被称为磁性隧道结(英语:Tunnel magnetoresistance),是MRAM位的最简单的结构。存储设备由这样的“单元”的网格构建。

读取的最简单的方法是通过测量一个单元的电阻来实现。(通常)通过为相关联的晶体管供电流(通常)选择特定的一个单元,其将电流从电源线通过单元切换到地。由于隧道磁阻(英语:Tunnel magnetoresistance),单元的电阻由于两个板中磁化的相对取向而变化。通过测量所得到的电流,可以确定任何特定单元内的电阻,并从此确定可写板的磁化极性。通常,如果两个板具有相同的磁化对准(低电阻状态),则将其视为“1”,而如果对准反平行,则电阻将更高(高电阻状态),这意味着“0”。

它应用巨磁阻效应为其工作原理。

使用各种方式将数据写入单元格。在最简单的“经典”设计中,每个单元位于彼此成直角布置的一对写入线之间,平行于单元,一个在单元之上和之下。当电流通过它们时,在可写板拾取的接合处产生感应磁场。这种操作模式类似于核心内存,这是1960年代常用的一种系统。这种方法需要相当大的电流来产生这一领域,然而,这使得它对MRAM的主要缺点是低功耗使用不太有趣。另外,随着器件的尺寸缩小,有一段时间,感应场与小区域相邻的单元格重叠,导致潜在的错误写入。这个问题,半选择(或写入干扰)问题似乎为这种类型的单元设置了相当大的最小尺寸。这个问题的一个实验性解决方案是使用使用巨磁阻效应编写和阅读的圆形域,但是似乎这一行研究已经不再活跃了。

一种较新的技术,自旋转移转矩(STT)或自旋转移切换使用自旋对准(“极化”)电子直接扭转域。具体来说,如果流入层中的电子必须改变它们的旋转,则将产生将转移到附近层的转矩。这会降低编写单元格所需的电流量,使其与读取过程大致相同。有人担心,“经典”的类型的MRAM单元将具有在高密度难度由于在写入期间所需要的电流的量,即STT避免的问题。因此,STT支持者希望将该技术用于65纳米或更小的器件。缺点是需要保持旋转一致性。总体而言,STT比常规或切换MRAM要求的写入电流要少得多。该领域的研究表明,通过使用新的复合结构,STT电流可以降低多达50倍。然而,高速运行仍然需要更高的电流。

其他可能的安排包括在写入过程期间,磁隧道结短暂加热(让人想起相变记忆)的“ 热辅助开关 ”(TAS-MRAM),并在其余时间保持MTJ在更冷的温度下稳定; 和“垂直传输MRAM”(VMRAM),其使用通过垂直列的电流来改变磁方向,可以以更高的密度使用减少写干扰问题的几何布置。

综述文献提供了垂直几何中与MRAM相关的材料和挑战的细节。作者描述了一个名为“Pentalemma”的新术语,它代表五种不同要求的冲突,例如写入电流,位稳定性,可读性,读/写速度和与CMOS的过程集成。讨论材料的选择和MRAM的设计,以满足这些要求。

以下大部分内容均来自mram-info网站:

MRAM的建议应用包括以下设备:

相关

  • 范海福范海福(1933年8月15日-),生于广东广州,中国晶体学家。1956年毕业于北京大学化学系。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。2000年当选为第三世界科学院院士。 中国科学院物理研
  • 贝尔纳特奥古斯特·马里·弗朗索瓦·贝尔纳特(Auguste Marie François Beernaert,1829年7月26日-1912年10月6日)是一位比利时政治家,1909年(和保罗·德康斯坦)的诺贝尔和平奖获得者。贝尔
  • 巴伐利亚森林国家公园巴伐利亚森林国家公园(德语:Nationalpark Bayerischer Wald)是德国的国家公园,位于该国东南部,毗邻与捷克接壤的边境,始建于1970年10月7日,面积242平方公里,海拔高度约1,000米。坐标
  • 赖慕布赖慕布(满语:ᠯᠠᡳᠮᠪᡠ,转写:Laimbu;1611年腊月廿四日—1646年五月十一日),爱新觉罗氏,满洲正蓝旗人。努尔哈赤第十三子。皇太极之庶弟,生母庶妃为西林觉罗氏。辛亥年十二月二十四
  • 回形针行动回形针行动(英语:Operation Paperclip,1949-1990)是第二次世界大战末期,美国战略情报局把超过1600名的原纳粹德国科学家,工程师,和技师秘密引进到美国的一个行动。这些科学家包括当
  • 台湾口罩外交台湾口罩外交,是指台湾在2019冠状病毒病疫情爆发时所实行的口罩出口管制政策及相关决策。2019冠状病毒病疫情在中国大陆爆发后,全球各地区先后出现抢购口罩的浪潮,随后中国大陆
  • 当阳市当阳市位于中华人民共和国湖北省西部,是宜昌市代管的一个县级市。秦昭襄王二十九年(前278年),白起伐楚,在郢都置南郡,始设当阳县。秦朝取消当阳县,其地并入郢县,属南郡。西汉曾改称
  • 哈特福德县哈特福县(英语:Hartford County)是美国康乃狄克州北部的一个县,北邻马萨诸塞州。面积1,744平方公里。根据美国2000年人口普查,共有人口877,393。与本州其余七县一样,本县既无县治
  • 陈文茶陈文茶(越南语:Trần Văn Trà 或 Nguyễn Chấn,1918年-1996年4月20日),是一位越南将军,曾领导越南南方民族解放阵线(越共)打败美国,统一南北越,成为国家英雄;他在1960年至1982年间为
  • 1984年欧洲足球锦标赛1984年欧洲足球锦标赛(Euro 84)于1984年6月12日至27日在法国举行。本届比赛是由欧洲足联主办的第七届欧洲足球锦标赛。本届决赛圈与去届一样,共8支球队参赛,而赛制则有所变更。8