非易失性MRAM架構說明

來源：宇芯有限公司 日期：2019-12-09 10:21:55

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STT-MRAM與常規元件（ToggleMRAM）相比,STT-MRAM可以實現更高的密度、更少的功耗,和更低的成本.一般來說,STT-MRAM優于ToggleMRAM的主要特點,在于能夠擴展STT-MRAM芯片,以更低的成本來實現更高的密度.正因為STT-MRAM是一種高性能的存儲器,足以挑戰現有的DRAM和SRAM等,因此非常有可能成為未來重要的存儲器技術.預計STT-MRAM可以擴展至10nm以下制程,并挑戰快閃存儲器的更低成本.

 

 

圖一:STT-MRAM架構說明

 

STT代表的是自旋轉移力矩式結構.在STT-MRAM元件中,使用自旋極化電流來翻轉電子的自旋結構.這種效應可在磁性穿遂接面（MTJ）或自旋閥中來實現,STT-MRAM元件使用的是STT-MTJ,透過使電流通過薄磁層產生自旋極化電流.然后將該電流導入較薄的磁層,經由該磁層將角動量傳遞給薄磁層,進而改變其旋轉.

 

Everspin主要提供MRAM芯片為主要產品,是第一家量產MRAM的供應商.其目標市場涉及在儲存、工業自動化、游戲、能源管理、通訊、消費、運輸、和航空電子等領域范圍內.

 

Everspin STT-MRAM

數據保留時間長,單元尺寸小,密度大,耐久性強和低功耗通過使用極化電流操縱電子自旋來寫入存儲器陣列

?性能類似于DRAM,但無需刷新

?與ToggleMRAM相比,開關能量顯著降低

?高度可擴展,支持更高密度的內存產品（現在采樣1Gb）

?只需稍作修改即可與JEDECDDR3和DDR4連接

?計劃未來的高速串行接口

 

一般常規STT-MRAM結構使用平面MTJ（或稱為iMTJ）.有些STT-MRAM元件則使用稱為垂直MTJ（pMTJ）的最佳化結構,這種結構中磁矩垂直于矽基板的表面.與iMTJSTT-MRAM相較之下,垂直STT-MRAM不僅更具可擴展性,并且也更具有成本競爭力.因此,pMTJ結構的STT-MRAM將是未來替代DRAM和其他儲存技術的更佳方案.

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關鍵詞：MRAM

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