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目前,存储芯片在今天的世界已经无所不在,被广泛应用在计算机、手机、音乐播放器、数码相机、家电设备、飞机和汽车上。不过,不同的存储产品具有不同的优点和缺点,使得它们的应用各自受到局限。例如:静态随机存取存储芯片( SRAM)或随机存取存储芯片( DRAM)被广泛用于计算机等设备,它们具有非常快的存取速度,但在掉电的情况下会丢失全部数据;闪存芯片( FLASH)则常见于音乐播放器、数码相机或是手机,它们可以在掉电时也保存数据,不过存取速度相对比较慢,同时随着时间推移,数据会丢失。
对于满足电子产品对存储体积更小的要求来说,磁阻随机存取存储器(MRAM)的出现是一个重大的进步。MRAM可以作为通用存储器,而无需结合使用多种存储器。独立MRAM芯片是SRAM的理想单组件替代产品,具有可靠经济的优点。MRAM还可以作为高速缓冲存储器、配置存储器,以及应用在其它任何能够利用MRAM的速度、灵活性、非易失性的解决方案中。通过在各种处理器和控制器芯片上嵌入MRAM,该技术有望实现更多激动人心的未来应用。
MRAM介绍
MRAM是一种非易失性的磁性随机存储器,所谓“非易失性”是指掉电后,仍可以保持存储内容完整,功能与 FLASH相同;而 “随机存取”是指处理器读取资料时,随时可用相同的速率,从内存的任何部位读写信息。MRAM中每个存储元件采用磁隧道结设备来进行数据存储。MTJ由固定磁层、薄绝缘隧道隔离层和自由磁层组成。当向MTJ施加偏压时,被磁层极化的电子会通过一个称为穿遂的过程,穿透绝缘隔离层。当自由层的磁矩与固定层平行时,MTJ设备具有低电阻;而当自由层的磁矩方向与固定层反向平行时,则具有高电阻。随着设备磁性状态的改变,电阻也会变化,这种现象就称为磁阻,“磁阻”RAM也因此得名。
与大部分其它半导体存储器技术不同,数据作为一种磁性状态存储,并且通过测量电阻来感应,不会干扰磁性状态。采用磁性状态存储有两个主要优点:1)磁场极性不象电荷那样会随着时间而泄漏,因此即使在断电的情况下,也能存储信息;2)在两种状态之间转换磁场极性时,不会发生电子和原子的实际移动,这样也不会有所谓的失效机制。在MRAM中使用的磁阻设备非常类似于在硬盘中使用的读取设备。
MRAM优势
与现有的 FLASH、 SRAM、DRAM相比, MRAM由于拥有存取速度高、存取次数多、耗电量低及小体积、可嵌入,不会随着时间的推移而丢失数据等特性,较现有的其它存储产品在便携式电子产品的应用上更具优势。
首先,由于MRAM是非易失性的,所以完全关闭后,它会保留数据。由于不需要背景刷新,它能够在非激活状态下关闭MRAM。与DRAM相比,这可以大幅降低系统功耗。MRAM的简单集成体系使它能够更加轻松地嵌入。与SRAM相比,因为MRAM的单元尺寸更小,所以MRAM将在成本竞争上处于优势。它还是非易失性的,而对于SRAM而言,只有比较复杂和昂贵的电池备份解决方案才能实现这一点。与FLASH相比,MRAM的写入性能更佳,因为它的穿遂模式不要求高电压,并且MRAM的写入速度相当快。因为功耗/位比FLASH低几个数量级,MRAM在写入周期中消耗的电流更少。
飞思卡尔领先MRAM技术
在过去十年里,磁阻存储已经成为存储芯片行业的一个技术热点,很多公司不惜投入巨资展开研究,而飞思卡尔公司成为第一家提供商用产品的公司。2006年,全球第一款商用MRAM产品在飞思卡尔投入生产,飞思卡尔将其命名为MR2A16。该芯片基于Toggle写入模式,并与采用铜互连技术的CMOS相集成。飞思卡尔的MRAM单元采用单个晶体管和磁性隧道结构,结合其受专利保护的体系,以保证磁数据的可靠写入。在MRAM研发领域,飞思卡尔展示了Toggle MRAM的可扩展性和可靠性,同时还在开发嵌入式MRAM,研究用于未来几代技术的新架构、材料和设备,从而继续保持其在MRAM研发方面的行业领导地位。
对于满足电子产品对存储体积更小的要求来说,磁阻随机存取存储器(MRAM)的出现是一个重大的进步。MRAM可以作为通用存储器,而无需结合使用多种存储器。独立MRAM芯片是SRAM的理想单组件替代产品,具有可靠经济的优点。MRAM还可以作为高速缓冲存储器、配置存储器,以及应用在其它任何能够利用MRAM的速度、灵活性、非易失性的解决方案中。通过在各种处理器和控制器芯片上嵌入MRAM,该技术有望实现更多激动人心的未来应用。
MRAM介绍
MRAM是一种非易失性的磁性随机存储器,所谓“非易失性”是指掉电后,仍可以保持存储内容完整,功能与 FLASH相同;而 “随机存取”是指处理器读取资料时,随时可用相同的速率,从内存的任何部位读写信息。MRAM中每个存储元件采用磁隧道结设备来进行数据存储。MTJ由固定磁层、薄绝缘隧道隔离层和自由磁层组成。当向MTJ施加偏压时,被磁层极化的电子会通过一个称为穿遂的过程,穿透绝缘隔离层。当自由层的磁矩与固定层平行时,MTJ设备具有低电阻;而当自由层的磁矩方向与固定层反向平行时,则具有高电阻。随着设备磁性状态的改变,电阻也会变化,这种现象就称为磁阻,“磁阻”RAM也因此得名。
与大部分其它半导体存储器技术不同,数据作为一种磁性状态存储,并且通过测量电阻来感应,不会干扰磁性状态。采用磁性状态存储有两个主要优点:1)磁场极性不象电荷那样会随着时间而泄漏,因此即使在断电的情况下,也能存储信息;2)在两种状态之间转换磁场极性时,不会发生电子和原子的实际移动,这样也不会有所谓的失效机制。在MRAM中使用的磁阻设备非常类似于在硬盘中使用的读取设备。
MRAM优势
与现有的 FLASH、 SRAM、DRAM相比, MRAM由于拥有存取速度高、存取次数多、耗电量低及小体积、可嵌入,不会随着时间的推移而丢失数据等特性,较现有的其它存储产品在便携式电子产品的应用上更具优势。
首先,由于MRAM是非易失性的,所以完全关闭后,它会保留数据。由于不需要背景刷新,它能够在非激活状态下关闭MRAM。与DRAM相比,这可以大幅降低系统功耗。MRAM的简单集成体系使它能够更加轻松地嵌入。与SRAM相比,因为MRAM的单元尺寸更小,所以MRAM将在成本竞争上处于优势。它还是非易失性的,而对于SRAM而言,只有比较复杂和昂贵的电池备份解决方案才能实现这一点。与FLASH相比,MRAM的写入性能更佳,因为它的穿遂模式不要求高电压,并且MRAM的写入速度相当快。因为功耗/位比FLASH低几个数量级,MRAM在写入周期中消耗的电流更少。
飞思卡尔领先MRAM技术
在过去十年里,磁阻存储已经成为存储芯片行业的一个技术热点,很多公司不惜投入巨资展开研究,而飞思卡尔公司成为第一家提供商用产品的公司。2006年,全球第一款商用MRAM产品在飞思卡尔投入生产,飞思卡尔将其命名为MR2A16。该芯片基于Toggle写入模式,并与采用铜互连技术的CMOS相集成。飞思卡尔的MRAM单元采用单个晶体管和磁性隧道结构,结合其受专利保护的体系,以保证磁数据的可靠写入。在MRAM研发领域,飞思卡尔展示了Toggle MRAM的可扩展性和可靠性,同时还在开发嵌入式MRAM,研究用于未来几代技术的新架构、材料和设备,从而继续保持其在MRAM研发方面的行业领导地位。