磁阻式随机存取内存

✍ dations ◷ 2025-07-20 14:54:41 #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

  • 肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因(英语:tumor suppressor gene),有称为抑瘤基因,是一类抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。抑癌基因是从1980年代发现的一组基因,它们的发现是癌症和细胞
  • 方程式化学方程式、化学反应式或化学反应方程式(英语:Chemical equation)是用来描述各种物质之间的不同化学反应的式子。化学方程式反映的是客观事实。因此书写化学方程式要遵守两个
  • 蛋白质体学蛋白质组学(英语:proteomics,又译作蛋白质体学),是对蛋白质特别是其结构和功能的大规模研究,是在90年代初期,由Marc Wikins和学者们首先提出的新名词。更重要的是,基因组是相当稳定
  • 欧洲绿党欧洲绿党是一个欧洲政党。来自欧洲各国的32个绿党的1000位代表,在2004年20日到22日的集会中建立了欧洲绿党。不过在此以前已有政党合作与政党联盟的存在。欧洲绿党始终坚定支
  • 张巡张巡(709年-757年),字巡,又称张中丞,蒲州河东或邓州南阳人,唐朝县令。天宝十五年(755年),安史之乱中,张巡在以真源(今安徽亳州西)县令的身份,起兵守雍丘(今河南杞县),抵抗安史之乱的燕军,至德
  • 沙耆沙耆(1914年-2005年2月15日),原名引年,又名贤菖,字吉留,中国当代著名油画家。浙江鄞县人。被誉为“中国的梵高”。沙耆于1914年生于浙江宁波鄞县沙村(今属宁波市鄞州区),字吉留名引年,
  • 查尔斯·W·弗雷班克斯查尔斯·华伦·费尔班克斯(Chareles Warren Fairbanks,1852年5月11日-1918年6月4日),美国政治人物,共和党人,曾任第26任美国副总统、联邦参议员等职。阿拉斯加州第二大城市费尔班克
  • Thomas Sowell托马斯·索维尔(英语:Thomas Sowell,1930年6月30日-),美国著名经济学家,芝加哥经济学派的代表人物之一。托马斯·索维尔1930年6月30日出生于美国北卡罗来纳州的加斯托尼亚。获得哈
  • 长QT综合症长QT症又名长QT综合症(Long QT syndrome),全称是QT间期延长综合症,简称LQTS,是一种跟心律或心血管有关的心脏病。这一种病可能是先天的,也有可能是因为治疗其他心脏病的药物而引起
  • 弹射椅弹射椅(Ejection seat),或称弹射座椅,是军用飞机及载人太空船飞行员用的座椅,可在紧急情况下将飞行员弹离飞行器并使其安全着陆的航空救生设备,太空船通常是配备逃逸塔,直接将乘员