Zajímavý

Co je paměťová technologie MRAM

Co je paměťová technologie MRAM


Magneto-odporová RAM, magnetická RAM nebo jen MRAM je forma energeticky nezávislé paměti s náhodným přístupem, která používá k ukládání dat namísto elektrických nábojů magnetické náboje.

Paměťová technologie MRAM má také tu výhodu, že se jedná o technologii s nízkou spotřebou energie, protože nevyžaduje energii pro údržbu dat, jako v případě mnoha jiných paměťových technologií.

I když je paměťová technologie MRAM známá již více než deset let, teprve nedávno byla tato technologie schopna být vyráběna ve velkých objemech. To nyní přineslo technologii MRAM do bodu, kdy je komerčně životaschopná.

Co je MRAM: základy

Technologie MRAM je zcela odlišná od jakékoli jiné polovodičové technologie, která se aktuálně používá, a nabízí řadu výhod:

  • Paměťová technologie MRAM uchovává svá data i po odpojení napájení
  • Nabízí vyšší rychlost zápisu ve srovnání s jinými technologiemi, včetně Flash a EEPROM
  • Spotřebuje poměrně nízkou úroveň energie
  • Data MRAM se časem nezhoršují

Nový vývoj paměti MRAM má obrovský význam. Několik výrobců tuto technologii zkoumalo, ale společnost Freescale byla první společností, která technologii vyvinula natolik, aby umožnila její výrobu ve velkém měřítku. S ohledem na tuto skutečnost již začali budovat zásoby 4 megabitových pamětí, které tvoří jejich první nabídku, přičemž budou následovat větší paměti.

Struktura a výroba MRAM

Jedním z hlavních problémů paměťové technologie MRAM byl vývoj vhodné struktury MRAM, která umožní uspokojivou výrobu pamětí. Pro získání optimální struktury byla zkoumána široká škála struktur a materiálů.

Některé rané struktury pro vývoj technologie paměti MRAM používaly vytvořené spoje pomocí počítačem řízeného umístění až 8 různých kovových stínových masek. Masky byly postupně umístěny na jakoukoli z destiček o průměru až dvaceti palců s přesností umístění přibližně ± 40 um. Použitím různých masek lze na každé destičce vyrobit 10 až 74 spojů o velikosti přibližně 80 x 80 um.

Bariéra tunelu byla vytvořena in situ plazmovou oxidací tenké Al vrstvy usazené při teplotě okolí. Při použití této techniky byly pozorovány velké úrovně variace odporu v důsledku magnetorezistivních účinků. Byly provedeny výzkumy závislosti MR na feromagnetických kovech obsahujících elektrody.

Předpokládalo se, že velikost MR bude do značné míry záviset na rozhraní mezi bariérou tunelu a magnetickými elektrodami. Bylo však zjištěno, že silné vrstvy určitých neferomagnetických kovů lze vložit mezi bariéru tunelu a magnetickou elektrodu, aniž by došlo k potlačení účinku MR. Bylo však zjištěno, že MR byla zastavena neúplnou oxidací Al vrstvy.

Provoz MRAM

Provoz nové polovodičové paměti je založen na struktuře známé jako spojení magnetického tunelu (MJT). Tato zařízení se skládají ze sendvičů dvou feromagnetických vrstev oddělených tenkými izolačními vrstvami. Proud může protékat sendvičem a vzniká tunelem a jeho velikost závisí na magnetických momentech magnetických vrstev. Vrstvy paměťové buňky mohou být buď stejné, když se o nich říká, že jsou rovnoběžné, nebo v opačných směrech, když se o nich říká, že jsou antiparalelní. Zjistilo se, že proud je vyšší, když jsou magnetická pole vzájemně vyrovnána. Tímto způsobem je možné zjistit stav polí.

Magnetická tunelová spojení (MTJ) MRAM zahrnují sendviče ze dvou feromagnetických (FM) vrstev oddělených tenkou izolační vrstvou, která působí jako bariéra tunelu. V těchto strukturách smyslový proud obvykle proudí rovnoběžně s vrstvami struktury, proud prochází kolmo k vrstvám sendviče MTJ. Odpor sendviče MTJ závisí na směru magnetismu dvou feromagnetických vrstev. Typicky je odpor MTJ nejnižší, když jsou tyto momenty vzájemně rovnoběžné, a je nejvyšší, když jsou antiparalelní.

Chcete-li nastavit stav paměťové buňky, prochází strukturou proud pro zápis. To je dostatečně vysoké, aby změnilo směr magnetismu tenké vrstvy, ale nikoli silnější. K detekci dat uložených v paměťové buňce se poté použije menší nedestruktivní snímací proud.

Paměť MRAM se stává dostupnou u řady společností. Její vývoj ukazuje, že paměťová technologie jde kupředu, aby držela krok se stále náročnějšími požadavky počítačových a procesorových systémů na více paměti. I když je na trhu MRAM, magnetorezistentní RAM, relativně nový, při pohledu na to, co je MRAM, je vidět, že nabízí některé významné výhody.


Podívejte se na video: How Does Hardware and Software Communicate? (Prosinec 2021).