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STT的PSC技術推進STT-MRAM容量的大幅度提升

2018-05-22 14:29:06



在過去十年里,內存基本上占據了數據存儲和系統技術,但是在性能,功率及使用壽命上內存也面臨著比較嚴肅的問題,而且內存并不能隨著容量的增加而不斷的縮小工藝尺寸,導致廠商不得采用大尺寸的3D制造。而MRAM技術卻是啟動行業內對新的發展新的啟發,行業內開始有廠商在嘗試為靜態RAM (SRAM)以及DRAM創建可行的替代方案。

MRAM是一種屬于非易失性存儲器技術,通過磁存儲元件存儲數據。這些元件是兩個鐵磁板或電極,它們可以維持一個磁場,并且由非磁性材料分開……其中一個板塊的磁化強度是固定的(也就是一個“參考層”)……第二個板塊通常被稱為自由層,它的磁化方向可以由一個較小的磁場改變。

磁RAM,或稱MRAM,已經投入生產了10年,主要用于嵌入式系統。通常,出于電力或耐久性的原因,閃存無法介入這一領域。其供應商,如Everspin和Spin Transfer Technologies(以下簡稱STT),一直致力于提高MRAM的密度、性能和耐久性。
  
與閃存相比,MRAM有一些很大的優勢,包括:
  •低成本制造
  •制造工藝在28nm以下,不像閃存。
  •功耗更低,甚至比閃存低數百倍。
  •字節可尋址,如DRAM,不像閃存。

STT的PSC技術推進STT-MRAM容量的大幅度提升  
  進動自旋流(PSC,PRECESSIONAL SPIN CURRENT)的物理實現是在垂直磁性隧道結(pMTJ)上的三層薄層。

這些薄的、獲得了專利的層對pMTJ的作用有四點:
  •減少寫入單元所需的電流。
  •在讀取時提高單元的數據保留度約10000x,減少讀取干擾問題。
  •由于寫入電流減少,PSC增加了100x到1000x的耐久度。
  •同時,隨著特征尺寸的縮小,單元行為提高。
   
存儲器技術要求的不只有記憶容量與密度,使用壽命與容錯能力等數據也很重要,GlobalFoundries與Everspin Technologies合作,對已上市的256Mb容量pSTT-MRAM進行測試,可在攝氏100度環境下保存數據10年以上,重復讀寫1億次也沒有明顯劣化問題,顯示pSTT-MRAM技術已達成熟階段。
 
但以目前的容量而言,STT-MRAM容量仍小,離取代一般存儲器還有一段路要走,另一種比較可行的應用,是把STT-MRAM嵌入其他系統芯片,目前已有SRAM嵌入邏輯芯片的技術,而STT-MRAM記憶密度比SRAM更高,有助于提高邏輯芯片內的記憶容量。

接下來STT-MRAM的商業發展,將先從大容量產品開始,抑或在嵌入式系統市場上普及,,主要用于汽車、地理和其他困難環境的嵌入式應用。在一個日益移動化的世界,MRAM的廣泛應用將是一個很好的結果。


本文關鍵詞:STT-MRAM
 
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