关于存储技术:非易失性MRAM数据写入与读取

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一般来说,存储结构设计的外围是确保磁性隧道结所表征的数据能够疾速读出,并且可能依据须要疾速进行扭转,另外还有一些工程上的设计比方重叠设计、数据密度晋升等。而在数据读写方面,还会存在应用磁场写入法和电流写入法两种齐全不同的办法。

先来看看磁场法写入数据。这种办法的外围在于数据的写入是通过字线和位线电流流过时同时产生的磁场实现对数据的改写。须要留神的是当字线或者位线二者中的一个有电流流过时,产生的磁场仅仅是自在层矫顽力的一半, 因而不能扭转自在层磁场的方向,且磁场互相正交。只有当字线和位线同时通过电流并产生磁场时,字线和位线交点处的磁隧道结自在层才会取得确定的磁场方向,从而和下方的固定层联合,实现数据的存储。目前磁场法的 MRAM 产品是业内大部分厂商的研发对象,这种办法的特点也比拟显著,一是产品功耗略高; 二是因为存在从电到磁、磁到磁的作用过程,因而速度比较慢; 三是构造比较复杂,制作难度比拟高; 四是存储密度可能因为构造问题很难进一步提高。

除了磁场法扭转数据外,还有一种办法是电流法。业内也有将磁场法写入纳入第一代 MRAM, 电流法写入纳入第二、三代 MRAM。具体来说当电流通过磁性层时,电流会被极化,造成自旋极化电流,自旋极化电流能够将本人的自旋动量传递给自在层,使得自在层取得磁矩。

因而这种办法是通过自旋极化电流来扭转磁场方向的,且个别都应用前文提到的第二种磁性隧道结。须要留神的是,电流法扭转自在层磁矩方向个别有两种变动: 一是将自在层的磁矩方向扭转成和固定层雷同,此时电流从固定层流向自在层。在这种状况下固定层较厚、较强的磁场带来了极化电流,极化电流穿过隔离层后,还能放弃极化方向,因而可能将自旋角动量转移给十分薄的自在层,实现自在层磁矩方向和固定层雷同。二是将自在层的磁矩方向扭转成和固定层相同,此时电流从自在层流向固定层。在这个过程中电子和固定层产生替换耦合作用,使得自旋平行于固定层磁矩的电子通过,和固定层磁矩相同的电子被反射。因为固定层较厚且磁性较强,相同方向的电子不可能扭转其磁矩方向,反倒通过极薄的隔离层又和自在层产生替换耦合作用,使得自有层磁矩和固定层出现相同的状态,实现了自在层磁矩的翻转。从构造上来说电流法的存储单元构造相比磁场法要简略一些,因为不再须要字线,是目前 MRAM 存储中比拟看重的一个钻研方向。

从产品个性来看,电流法的 MRAM 特点如下: 是写入速度快,因为间接应用电流对磁场产生影响; 二是存储密度高,因为没有字线,因而存储密度相比磁场法要高出不少; 三是功耗较低; 四是不会产生磁场的穿插影响,因而数据稳定性更高。

说完了数据写入,再来一起看看数据读取。相比之下数据的读取要容易很多。只有字线和位线同时通过较小的电流后检测磁隧道结带来的电位差就能够了。因为隧道效应的存在,如果磁隧道结处于低阻状态,电位差很小; 如果隧道效应不存在,则证实磁隧道结处于高阻值状态,电位差则很大。通过电位差的大小,就能判断此时磁隧道结存储的数据的状态,同时将数据传输给零碎。另外这种读取数据的办法齐全是非破坏性的,也不会影响到数据的稳定性。

MRAM 依附优良的个性和杰出的性能,成为了下一代存储产品的无力竞争者。MRAM 曾经正式出货并且在逐渐晋升容量。从产业角度来看,进入 2017 年后各种非易失性存储技术开始暴发,MRAM 也是这些新技术中的一种,并且走在比拟前端的地位。

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