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磁随机存储器

发布时间:2019-07-08 18:22 来源:未知 编辑:admin

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  MRAM是指以磁电阻性质来存储数据的随机存储器,它采用磁化的方向不同所导致的磁电阻不同来记录0和1,只要外部磁场不改变,磁化的方向就不会变化。不像DR AM为了耍保持数据需电流不断流动,MRAM不需要刷新的操作。从原理上来看。MRAM的次数近乎无限次,片读取和写入速度接近SRAM。此外,穿隧式磁电阻材料有半导体材料所不具有的电阻值大的特点,使得其组件的功耗低。

  MRAM是指以磁电阻性质来存储数据的随机存储器,它采用磁化的方向不同所导致的磁电阻不同来记录0和1,只要外部磁场不改变,磁化的方向就不会变化。不像DR AM为了耍保持数据需电流不断流动,MRAM不需要刷新的操作。从原理上来看。MRAM的次数近乎无限次,片读取和写入速度接近SRAM。此外,穿隧式磁电阻材料有半导体材料所不具有的电阻值大的特点,使得其组件的功耗低。

  磁阻内存的概念几乎是和磁盘记录技术同时被提出来的。但是众所周知,内存读写的速度需要达到磁盘读写的速度的100万倍,所以不能直接使用磁盘记录技术来生产内存。磁阻内存的设计看起来并不复杂,但是对材料的要求比较高。

  磁致电阻现象虽然150年前就由英国科学家威廉·汤姆森(Williams Thomson)发现,但是对于一般的材料而言,它是比较微弱的一种效应。也就是说,由于磁场变化带来的电阻变化并不显著,在电阻变化小于40%的时候,用三极管很难判断出来本来就很微小的电流变化。

  不过,最近的材料和工艺的进步使得该技术有了突破性的进展,1995年摩托罗拉公司(后来芯片部门独立成为飞思卡尔半导体)演示了第一个MRAM芯片,并生产出了1MB的芯片原型。

  2007年,磁记录产业巨头IBM公司和TDK公司合作开发新一代MRAM,使用了一种称为自旋扭矩转换(spin-torque-transfer , STT)的新型技术,利用放大了的隧道效应(tunnel effect),使得磁致电阻的变化达到了1倍左右。而此次东芝展出的芯片也正是利用了STT技术,只是进一步地降低了芯片面积,在一枚邮票见方的芯片上做出了1GB内存,这也使得世界看到了磁阻内存的威力——它的记录密度是DRAM的成百上千倍,速度却所有现有的内存技术都要快。大密度、快访问、极省电、可复用和不易失是磁阻内存的五大优点,这使它在各个方面都大大超过了现有的甚至正在研发的存储技术——闪存太慢、SRAM和DRAM易挥发、铁电存储器FRAM可重写次数有限、晶相存储不易控制温度……MRAM可以说是集各个技术的优点于一身的高质量产品。

  目前,MRAM已经在通信、军事、数码产品上有了一定的应用。2008年,日本的SpriteSat卫星就宣布使用飞思卡尔半导体公司生产的MRAM替换其所有的闪存元件。预计在今后的一、两年里,它就能够实现量产,我们在打开计算机时,也就不再需要等待了。

  MRAM兼具非易失、高速度、高密度、低耗等各种优良特性,所以被认为是电子设备中的理想存储器。另外,MRAM由于是金属材料为主,因此抗辐射能力远较半导体材料强 。

  与现有的静态存储器SRAM、动态存储器DR AM和快闪存储器 Flash相比,MRAM性能都足非常优秀的。

  MRAM所带来的另一个好处:允许将多种存储器功能集成到一个芯片上,从而削减对多个仔储器的需求、相应的成体和设备的大小.降低系统的复杂性 ,提高成本效益并延长电池寿命

  MRAM足大多数手机 、 移动设备、膝上机、PC等数字产品的存储器的潜在替代产品。从MRAM芯片技术的特性上来看,可以预计它将能解决包括计算机或手机启动慢、数据丢失、数据装载缓慢、电池寿命短等问题,明显改变消费者使用电子没备的方式.

  李宝河,冯春,于广华著,高磁晶各向异性磁记录薄膜材料,冶金工业出版社,2012.06,第316页

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