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MRAM的應(yīng)用

2018-09-14 14:40:18

MRAM在半導(dǎo)體製程嵌入式記憶體的應(yīng)用算是站穩(wěn)腳了,剩下的只是能替代幾層cache的問題。但是最早的MRAM產(chǎn)品是獨(dú)立記憶體的形式,雖然在第一代toggle MRAM-用電流產(chǎn)生磁場(chǎng)、進(jìn)而翻轉(zhuǎn)磁矩-的能源效率不高,寫入電流高,單元面積也大,但是對(duì)于要求寫入速度快、永久儲(chǔ)存的利基市場(chǎng)已經(jīng)初試啼聲。
 
隨著MRAM的技術(shù)演進(jìn),寫入電流大幅下降,需要提供驅(qū)動(dòng)電流的CMOS也隨之變小,因而密度得以大幅提高。現(xiàn)在Everspin用28nm可以做出1Gb的STT MRAM,介面是現(xiàn)在DRAM常用的DDR4,這意味著它寫入速度已如DRAM一般,在10ns左右,更好的是它毋需定期更新(refresh),節(jié)省能耗;讀取資料也不是破壞式的,因此也不必再重新寫入資料。
 
就如同一般新科技產(chǎn)品,剛開始時(shí)因?yàn)槌杀靖撸荒芟裙ト蝺r(jià)高的利基市場(chǎng)。一個(gè)典型的MRAM應(yīng)用例子是數(shù)據(jù)中心的獨(dú)立硬碟隨機(jī)陣列(Random Array Independent Disk;RAID)。網(wǎng)路資料上傳時(shí)數(shù)據(jù)中心寫入固態(tài)硬碟中NAND的速度很慢,所以需要DRAM當(dāng)資料緩衝記憶體。但是若發(fā)生斷電時(shí),DRAM上正在處理的資料就會(huì)流失,對(duì)于處理重要數(shù)據(jù)如金融交易是不可承受之重,而這就是MRAM上場(chǎng)的時(shí)機(jī)了。去年Everspin發(fā)表的案例研究server storage accelerator道理與此相近。
 
IBM才發(fā)表的19TB SSD,也是用幾片Everspin的1Gb STT MRAM當(dāng)成寫入緩衝記憶體,道理同樣是預(yù)防斷電時(shí)的資料流失。它還有另外的好處,一個(gè)以DRAM當(dāng)寫入緩衝記憶體的硬碟如果要預(yù)防斷電資料流失,需要加裝超級(jí)電容(supercapacitor),提供斷電后的電源讓DRAM中的資料能順利移轉(zhuǎn)到SSD中的NAND。但是超級(jí)電容很貴,超級(jí)電容加DRAM的價(jià)格便足以支持MRAM的使用。另外,超級(jí)電容體積很大,無法裝進(jìn)Intel SSD M.2的規(guī)格,MRAM就沒這問題。
 
MRAM的製程還在快速進(jìn)展之中,目前實(shí)驗(yàn)看到的是,它可以持續(xù)下降到10nm以下,而且寫入電流翻轉(zhuǎn)磁矩的效率還在快速提升,這使得提供寫入電流的CMOS-目前微縮尺寸的瓶頸-得以有效微縮。做MRAM的人總想瓜分DRAM市場(chǎng),目前在嵌入式的應(yīng)用看來時(shí)機(jī)到了。至于獨(dú)立記憶體呢?只能說再假以時(shí)日吧!

本文關(guān)鍵詞:Everspin

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