Магніторезисти́вна операти́вна па́м'ять (MRAM — англ. magnetoresistive random-access memory) — запам'ятовуючий пристрій з довільним доступом, який зберігає інформацію за допомогою магнітних моментів, а не електричних зарядів.
Найважливіша перевага цього типу пам'яті — енергонезалежність, тобто здатність зберігати записану інформацію (наприклад, програмні контексти задач в системі і стан всієї системи) при відсутності зовнішнього живлення.
Технологія магніторезистивної пам'яті розробляється з 1990-х років. В порівнянні зі зростаючим об'ємом виробництва інших типів комп'ютерної пам'яті, особливо флеш-пам'яті і пам'яті типу DRAM, вона поки не так широко розповсюджена. Однак її прихильники вірять, що завдяки ряду переваг, вона зрештою замінить всі типи комп'ютерної пам'яті, і стане по-справжньому «універсальною» комп'ютерною пам'яттю.
Опис
На відміну від інших типів запам'ятовуючих пристроїв, інформація в магніторезистивній пам'яті зберігається не у вигляді електричних зарядів чи струмів, а в магнітних елементах пам'яті. Магнітні елементи сформовані з двох феромагнетних шарів, розділених тонким шаром діелектрику. Один з шарів являє собою постійний магніт, намагнічений в певному напрямку, а намагніченість другого (сенсорного) шару змінюється під дією зовнішнього поля. Пам'ять організована по принципу сітки, в вузлах якої знаходяться окремі «комірки» пам'яті і транзистор.
Зчитування інформації відбувається вимірюванням електричного опору комірки. Окрема комірка зазвичай вибирається подачею живлення на відповідний їй транзистор, який подає струм від джерела живлення через комірку пам'яті на землю мікросхеми. Через ефект тунельного магнетоопору, електричний опір комірки змінюється в залежності від взаємної орієнтації намагніченостей в шарах. По величині струму можна визначити опір даної комірки і, зрештою, орієнтацію сенсорного шару. Зазвичай однакова орієнтація намагніченостей в шарах елемента інтерпретується як «0», в той час як протилежні напрямки намагніченості шарів, характерних для більшого опору — як «1».
Інформацію можна записувати в комірки багатьма способами. В найпростішому випадку, кожна комірка лежить між двох ліній запису, розміщених під прямим кутом одна до одної, одна над, а друга під коміркою. Коли по лініях проходить струм, в точці перетину ліній запису наводиться магнітне поле, яке впливає на сенсорний шар. Такий же спосіб запису використовувався в пам'яті на магнітних осердях, яка застосовувалась в 1960-х роках. Цей спосіб потребував достатньо великого струму, необхідного для утворення поля, і тому він не дуже підходив для портативних пристроїв, для яких важливе мале споживання енергії. Це один з основних недоліків MRAM. Крім того, зі зменшенням розміру мікросхем, виникне ситуація, коли індуковане поле перекриє сусідні комірки на маленькій площі, що приведе до можливих похибок запису. Через це в пам'яті MRAM даного типу необхідно використовувати комірки достатньо великого розміру. Одним з експериментальних рішень цієї проблеми було використання круглих доменів на ефекті гігантського магнітного опору.
Другий підхід, перемикання режимів, застосовує багатокроковий запис з модифікованою багатошаровою коміркою. Комірка модифікована містить в собі штучний антиферомагнетик, де магнітна орієнтація чергується в протилежних напрямках по поверхні, з обома (фіксованим і сенсорним) шарами, зібраними з багатошарових стосів ізольованих тонким «з'єднуючим шаром». Результуючі шари мають тільки два стабільних стани, які можуть бути переключені з одного в друге вибором моменту запису струму в двох лініях, так що одна трохи затримується, таким чином «повертаючи» поле. Будь-яка напруга, менша повного рівня запису, фактично збільшує його опір для перемикання. Це означає, що комірки, які розміщені вздовж однієї з ліній запису не будуть схильні до ефекту небажаного перемагнічування, дозволяючи використовувати менші розміри комірок.
Нова технологія переносу спінового моменту (spin-torque-transfer-STT) або перемикання шляхом переносу спіна, використовує електрони з певним спіном («поляризовані»), крутячи (поляризуючи) домени. Так, якщо електрони течуть всередині шару, який намагається змінити їх обертання, це буде сприяти їх перенесенню на прилеглий шар. І це зменшує величину струму, необхідну для запису інформації в комірку пам'яті; споживання при зчитуванні і запису стає приблизно однаковим. Технологія STT повинна вирішити проблеми, з якими «класична» технологія MRAM буде стикатися при збільшенні щільності розміщення комірок пам'яті і надмірного струму, необхідного для запису. Тому технологія STT буде актуальна при використанні технологічного процесу 65 нм і менше. Недолік — необхідність підтримувати спінову узгодженість. В цілому, STT потребує меншого струму запису, чим звичайна або перемикальна MRAM. А враховуючи частотну залежність, при однакових рівнях запису будемо мати більшу швидкодію.
Іншими можливими шляхами розвитку технології магніторезистивної пам'яті є технологія термічного перемикання (TAS-Thermal Assisted Switching), при якій під час процесу запису магнітний тунельний перехід швидко нагрівається (подібно PRAM) і решту часу остається стабільним при нижчій температурі, а також технологія вертикального перенесення (VMRAM-vertical transport MRAM), в якій струм через вертикальні стовпчики змінює магнітну орієнтацію, і таке геометричне розміщення комірок пам'яті зменшує проблему випадкового перемагнічення і відповідно може збільшити можливу щільність розміщення комірок.
Порівняння з іншими типами пам'яті
Головним фактором, від якого залежить собівартість виробництва мікросхеми пам'яті, це щільність розміщення в ній окремих комірок. Чим менше розмір однієї комірки, тим більша їх кількість може бути розміщено на одній мікросхемі, або більше мікросхем може бути отримано за один раз з однієї кремнієвої пластини. Це поліпшує вихід виробів, і знижує вартість виробництва однієї мікросхеми. В пам'яті типу DRAM елементом пам'яті слугує конденсатор, провідники переносять струм до нього і від нього, і є ключовий транзистор, — так звана комірка «1T/1C». Конденсатор може бути таким маленьким, як це дозволяє зробити технологічний процес. Пам'ять DRAM має найвищу щільність комірок з усіх типів пам'яті. Це робить її найдешевшою, і вона використовується як основна оперативна пам'ять комп'ютерів.
Своєю конструкцією комірка пам'яті MRAM схожа на комірку DRAM, хоч іноді в ній не використовується транзистор для запису інформації. Однак, пам'ять MRAM має проблему напіввибору, через який розмір комірки при використанні звичайної технології MRAM обмежений розміром 180 нм і більше. Застосовуючи технологію MRAM з перемиканням режимів можна досягнути меншого розміру комірки — близько 90 нм. Більшість сучасних мікросхем DRAM пам'яті мають розмір комірки 32 і 20 нм. Є перспективи в досягненні магніторезистивною пам'яттю розмірів 65 нм, але для цього потрібно використовувати технологію STT.
Енергоспоживання
Заряди в крихітних конденсаторах увесь час стікають, ось чому пам'ять повинна постійно регенеруватися. Навіть миттєве переривання подачі живлення або який-небудь збій в циклах регенерації приведе до втрати заряду у комірці DRAM, а отже, і до втрати даних. Чим менші розміри комірки пам'яті, тим частіше необхідно регенеруватися, і в зв'язку з цим енергоспоживання росте.
На відміну від DRAM, MRAM не потребує постійного оновлення. Це означає не тільки те, що пам'ять зберігає записану в неї інформацію при відключенні живлення, але і те що, при відсутності операцій зчитування або запису, енергія зовсім не споживається. Хоч теоретично при зчитуванні інформації пам'ять MRAM повинна споживати більше енергії ніж DRAM, на практиці енергоємність зчитування у них майже однакова. Тим не менш, процес запису потребує в 3—8 раз більше енергії ніж при зчитуванні, — ця енергія витрачається на зміну магнітного поля. Хоча точна кількість енергії залежить від характеру роботи, — частіший запис потребує більше енергії, — в цілому очікується менше енергоспоживання (до 99% менше) в порівнянні з DRAM. При застосуванні технології STT MRAM споживання енергії при запису і зчитуванні приблизно однакове, і загальне енергоспоживання ще менше.
Можна порівняти магніторезистивну пам'ять зі ще одним конкуруючим типом пам'яті, з флеш-пам'яттю. Як і магніто-резистивна пам'ять, флеш-пам'ять енергонезалежна. Флеш-пам'ять не втрачає інформацію при вимиканні живлення, що робить її зручною для заміни твердих дисків в портативних пристроях, таких як цифрові плейери або цифрові камери. При зчитуванні інформації, флеш-пам'ять і MRAM майже однакові по рівню енергоспоживання. Однак запис інформації в мікросхеми флеш-пам'яті потребує потужного імпульсу напруги (близько 10 В), який накопичується якийсь час при накачці заряду, — для цього треба багато енергії і часу. Крім цього імпульс струму фізично руйнує комірки флеш-пам'яті, і інформація в флеш-пам'ять може бути записана обмежене число раз до остаточного руйнування комірки. На відміну від флеш-пам'яті, мікросхемам MRAM для запису енергії треба ненабагато більше, чим для зчитування. Але при цьому не треба збільшувати напругу і не потрібна накачка заряду. Це веде до більш швидких операцій, меншому енергоспоживанню, і збільшенню часу зношування. Можливо флеш-пам'ять буде першим типом мікросхем пам'яті, який буде з часом замінений MRAM.
Швидкодія
Швидкодія пам'яті типу DRAM обмежена швидкістю, з якою заряд в комірках може бути злитий (для зчитування) або буде накопиченим (для запису). Робота MRAM базується на вимірі напруг, що бажаніше, ніж робота з зарядами або струмами, бо перехідні процеси швидші. Дослідники IBM продемонстрували пристрої MRAM з часом доступу близько 2 нс, що помітно краще навіть найдосконаліших DRAM, зроблених по найновішим технологіям. Переваги в порівнянні з Flash-пам'яттю більш значні: тривалість зчитування у них майже однакова, але тривалість запису в MRAM в тисячі разів менша.
Тільки одна сучасна технологія пам'яті може конкурувати в швидкодії з магніторезистивною пам'яттю. Це статична пам'ять або SRAM. Комірками SRAM пам'яті є тригери, які зберігають одне з двох положень так довго, як довго подається енергія. Кожен тригер складається з кількох транзисторів. Так як для транзисторів характерне дуже низьке енергоспоживання, тривалість їх перемикання дуже мала. Але оскільки комірка пам'яті SRAM складається з кількох транзисторів, — зазвичай чотирьох чи шести, — її площа більше, ніж у комірки пам'яті типу DRAM. Це робить пам'ять SRAM дорожчою, тому вона використовується тільки в малих об'ємах, — як особливо швидкодіюча пам'ять, як наприклад кеш-пам'ять і процесорні регістри в більшості сучасних моделей центральних процесорів. Не варто забувати також, що у процесорів роблять декілька рівней кеш-пам'яті, з різною швидкістю і об'ємом.
Хоч магніторезистивна пам'ять не така швидка, як SRAM-пам'ять, вона доволі цікава і в цій якості. Вона щільніша за SRAM , і розробники центральних процесорів могли б надалі вибирати для кеш-пам'яті між більшим об'ємом менш швидкої MRAM-пам'яті і меншим об'ємом більш швидкої SRAM-пам'яті.
Загальний підсумок
Магніторезистивна пам'ять має швидкодію, порівнянну з пам'яттю типу SRAM; таку ж щільність комірок, але менше енергоспоживання, ніж у пам'яті типу DRAM; вона швидкіша і не страждає деградацією з часом в порівнянні з флеш-пам'яттю. Це та комбінація властивостей, яка може зробити її «універсальною пам'яттю», здатною замінити SRAM, DRAM, EEPROM і Flash. Цим пояснюється велика кількість досліджень, направлених на її розробку.
Звичайно, наразі MRAM ще не готова для широкого вжитку. Величезний попит на ринку флеш-пам'яті змушує виробників до агресивного впровадження нових технологічних процесів. Фабрики, на яких, наприклад, виробляє мікросхеми флеш-пам'яті ємністю 16 Гбайт фірма Samsung, використовують 50 нм технологічний процес. На більш старих технологічних лініях виробляються мікросхеми пам'яті DDR2 DRAM, для яких використовується 90 нм технологічний процес попереднього покоління.
Магніторезистивна пам'ять все ще в значній мірі є «в розробці», і виробляється за допомогою застарілих технологічних процесів. Так як попит на флеш-пам'ять перевищує пропозицію, то ще не скоро з'явиться компанія, яка зважиться перевести одну з своїх фабрик, з новітнім технологічним процесом на виготовлення мікросхем магніторезистивної пам'яті. Але і в цьому випадку конструкція магніторезистивної пам'яті програє флеш-пам'яті по розмірам комірки, навіть при використанні однакових технологічних процесів.
Історія
1955 — винахід пам'яті на магнітних осердях, використовувався схожий з MRAM спосіб зчитування і запису інформації. 1989 — вчені IBM зробили ряд ключових відкриттів про «гігантський магніторезистивний ефект» в тонкоплівкових структурах. 1995 — Motorola (в подальшому Freescale) починає розробку MRAM. 2000 — IBM і Infeneon розробили спільну програму розвитку MRAM. 2002 — NVE оголошує про технологічний обмін з Cypress Semiconductor. 2003–128 кбіт чип MRAM був виготовлений по 0,18 мкм технології.
2004 Червень — Infineon анонсує 16-Мбіт дослідний зразок, по 0,18 мкм технології. Вересень — MRAM стає стандартним продуктом в Freescale. Жовтень — Тайванські розробники MRAM роблять 1 Мбіт елементи на TSMC. Жовтень — Micron кидає MRAM, обдумує інші пам'яті. Грудень — TSMC, NEC, Toshiba описують нові комірки MRAM. Грудень — Renesas Technology розробляє швидкісну, високонадійну технологію MRAM.
2005 Січень — Cypress досліджує MRAM, використовуючи NVE IP. Березень — Cypress продає дочірню компанію MRAM. Червень — Honeywell публікує технічні дані для 1-Мбіт радіаційно-стійкої MRAM, по 0,15 мкм технології. Серпень — рекорд MRAM: комірка пам'яті працює на 2 ГГц. Листопад — Renesas Technology і Grandis спільно розробляють 65 нм MRAM; технологія переносу спінового моменту. Грудень — Sony представляє першу лабораторію для технології переносу спінового моменту. Грудень — Freescale анонсує MRAM, в якій замість оксиду алюмінію використовується оксид магнія, зменшуючи струм запису.
2006 Лютий — Toshiba і NEC анонсували 16 Мбіт чип MRAM з новою «енерго-розгалуженою» конструкцією. Вони досягли частоти в 200 МБ/с, з циклом 34 нс, з найменшим фізичним розміром — 78,5 мм² — і низькою напругою джерела струму 1,8 В. Липень — 10 липня Freescale виводить на ринок 4 Мбіт чипи MRAM, за ціною приблизно $25,00 за штуку.
2007 Листопад — компанія NEC розробила найшвидшу в світі магніторезистивну SRAM-пам'ять, з частотою 250 МГц.
2008 В японському штучному супутнику SpriteSat була застосована магніторезистивна пам'ять виробництва Freescale для заміни компонентів SRAM і FLASH. Березень — концерн Siemens вибрав як енергонезалежну пам'ять для нових промислових панелей оператора, мікросхеми MRAM пам'яті ємністю 4 Мб, виробництва Everspin Technologies. Червень — Samsung s Hynix стають партнерами по розробці STT-MRAM. Червень — Freescale виділяє весь свій бізнес магніторезистивної пам'яті — в окрему компанію Everspin.
2009 Лютий — компанії NEC і NEC Electronics заявили про успішну демонстрацію пам'яті магніторезисторного типу ємністю 32 Мбіт.
2010 Квітень — компанія Everspin виставила на продаж перші в світі мікросхеми MRAM ємністю 16 Мбіт.
2011 Серпень — Samsung заявила про купівлю Grandis — поставщика запам'ятовуючих пристроїв на основі пам'яті STT-RAM.
2012 Листопад — Everspin починає штучні поставки магніторезистивної пам'яті EMD3D064M 64 Mb DDR3 ST-MRAM
Застосування
Передбачається використання пам'яті MRAM в таких пристроях як:
Див. також
Посилання
- Overview article on Materials and Challenges of MRAM [ 20 травня 2014 у Wayback Machine.]
- www.mram-info.com, a clearinghouse of MRAM industry news [ 8 серпня 2020 у Wayback Machine.]
- IBM research — MRAM By Richard Butner [ 17 червня 2016 у Wayback Machine.]
- Science magazine article from April, 2005
- Science magazine article from September, 2005
- Wired News article from February, 2006 [ 26 лютого 2007 у Wayback Machine.]
- NEC Press Release from February, 2006 [ 18 липня 2012 у Wayback Machine.]
- BBC news article from July, 2006 [ 30 жовтня 2007 у Wayback Machine.]
- Freescale MRAM — an in-depth examination from August 2006 [ 22 листопада 2010 у Wayback Machine.]
- — An article and an interview with Freescale about their MRAM technology
- — An applet illustrating the principles underlying spin-torque transfer MRAM
- New Speed Record for Magnetic Memories [ 25 вересня 2008 у Wayback Machine.]
Це незавершена стаття про апаратне забезпечення. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Magnitorezisti vna operati vna pa m yat MRAM angl magnetoresistive random access memory zapam yatovuyuchij pristrij z dovilnim dostupom yakij zberigaye informaciyu za dopomogoyu magnitnih momentiv a ne elektrichnih zaryadiv Najvazhlivisha perevaga cogo tipu pam yati energonezalezhnist tobto zdatnist zberigati zapisanu informaciyu napriklad programni konteksti zadach v sistemi i stan vsiyeyi sistemi pri vidsutnosti zovnishnogo zhivlennya Tehnologiya magnitorezistivnoyi pam yati rozroblyayetsya z 1990 h rokiv V porivnyanni zi zrostayuchim ob yemom virobnictva inshih tipiv komp yuternoyi pam yati osoblivo flesh pam yati i pam yati tipu DRAM vona poki ne tak shiroko rozpovsyudzhena Odnak yiyi prihilniki viryat sho zavdyaki ryadu perevag vona zreshtoyu zaminit vsi tipi komp yuternoyi pam yati i stane po spravzhnomu universalnoyu komp yuternoyu pam yattyu Sproshena struktura komirki MRAM pam yatiOpisNa vidminu vid inshih tipiv zapam yatovuyuchih pristroyiv informaciya v magnitorezistivnij pam yati zberigayetsya ne u viglyadi elektrichnih zaryadiv chi strumiv a v magnitnih elementah pam yati Magnitni elementi sformovani z dvoh feromagnetnih shariv rozdilenih tonkim sharom dielektriku Odin z shariv yavlyaye soboyu postijnij magnit namagnichenij v pevnomu napryamku a namagnichenist drugogo sensornogo sharu zminyuyetsya pid diyeyu zovnishnogo polya Pam yat organizovana po principu sitki v vuzlah yakoyi znahodyatsya okremi komirki pam yati i tranzistor Zchituvannya informaciyi vidbuvayetsya vimiryuvannyam elektrichnogo oporu komirki Okrema komirka zazvichaj vibirayetsya podacheyu zhivlennya na vidpovidnij yij tranzistor yakij podaye strum vid dzherela zhivlennya cherez komirku pam yati na zemlyu mikroshemi Cherez efekt tunelnogo magnetooporu elektrichnij opir komirki zminyuyetsya v zalezhnosti vid vzayemnoyi oriyentaciyi namagnichenostej v sharah Po velichini strumu mozhna viznachiti opir danoyi komirki i zreshtoyu oriyentaciyu sensornogo sharu Zazvichaj odnakova oriyentaciya namagnichenostej v sharah elementa interpretuyetsya yak 0 v toj chas yak protilezhni napryamki namagnichenosti shariv harakternih dlya bilshogo oporu yak 1 Informaciyu mozhna zapisuvati v komirki bagatma sposobami V najprostishomu vipadku kozhna komirka lezhit mizh dvoh linij zapisu rozmishenih pid pryamim kutom odna do odnoyi odna nad a druga pid komirkoyu Koli po liniyah prohodit strum v tochci peretinu linij zapisu navoditsya magnitne pole yake vplivaye na sensornij shar Takij zhe sposib zapisu vikoristovuvavsya v pam yati na magnitnih oserdyah yaka zastosovuvalas v 1960 h rokah Cej sposib potrebuvav dostatno velikogo strumu neobhidnogo dlya utvorennya polya i tomu vin ne duzhe pidhodiv dlya portativnih pristroyiv dlya yakih vazhlive male spozhivannya energiyi Ce odin z osnovnih nedolikiv MRAM Krim togo zi zmenshennyam rozmiru mikroshem vinikne situaciya koli indukovane pole perekriye susidni komirki na malenkij ploshi sho privede do mozhlivih pohibok zapisu Cherez ce v pam yati MRAM danogo tipu neobhidno vikoristovuvati komirki dostatno velikogo rozmiru Odnim z eksperimentalnih rishen ciyeyi problemi bulo vikoristannya kruglih domeniv na efekti gigantskogo magnitnogo oporu Drugij pidhid peremikannya rezhimiv zastosovuye bagatokrokovij zapis z modifikovanoyu bagatosharovoyu komirkoyu Komirka modifikovana mistit v sobi shtuchnij antiferomagnetik de magnitna oriyentaciya cherguyetsya v protilezhnih napryamkah po poverhni z oboma fiksovanim i sensornim sharami zibranimi z bagatosharovih stosiv izolovanih tonkim z yednuyuchim sharom Rezultuyuchi shari mayut tilki dva stabilnih stani yaki mozhut buti pereklyucheni z odnogo v druge viborom momentu zapisu strumu v dvoh liniyah tak sho odna trohi zatrimuyetsya takim chinom povertayuchi pole Bud yaka napruga mensha povnogo rivnya zapisu faktichno zbilshuye jogo opir dlya peremikannya Ce oznachaye sho komirki yaki rozmisheni vzdovzh odniyeyi z linij zapisu ne budut shilni do efektu nebazhanogo peremagnichuvannya dozvolyayuchi vikoristovuvati menshi rozmiri komirok Nova tehnologiya perenosu spinovogo momentu spin torque transfer STT abo peremikannya shlyahom perenosu spina vikoristovuye elektroni z pevnim spinom polyarizovani krutyachi polyarizuyuchi domeni Tak yaksho elektroni techut vseredini sharu yakij namagayetsya zminiti yih obertannya ce bude spriyati yih perenesennyu na prileglij shar I ce zmenshuye velichinu strumu neobhidnu dlya zapisu informaciyi v komirku pam yati spozhivannya pri zchituvanni i zapisu staye priblizno odnakovim Tehnologiya STT povinna virishiti problemi z yakimi klasichna tehnologiya MRAM bude stikatisya pri zbilshenni shilnosti rozmishennya komirok pam yati i nadmirnogo strumu neobhidnogo dlya zapisu Tomu tehnologiya STT bude aktualna pri vikoristanni tehnologichnogo procesu 65 nm i menshe Nedolik neobhidnist pidtrimuvati spinovu uzgodzhenist V cilomu STT potrebuye menshogo strumu zapisu chim zvichajna abo peremikalna MRAM A vrahovuyuchi chastotnu zalezhnist pri odnakovih rivnyah zapisu budemo mati bilshu shvidkodiyu Inshimi mozhlivimi shlyahami rozvitku tehnologiyi magnitorezistivnoyi pam yati ye tehnologiya termichnogo peremikannya TAS Thermal Assisted Switching pri yakij pid chas procesu zapisu magnitnij tunelnij perehid shvidko nagrivayetsya podibno PRAM i reshtu chasu ostayetsya stabilnim pri nizhchij temperaturi a takozh tehnologiya vertikalnogo perenesennya VMRAM vertical transport MRAM v yakij strum cherez vertikalni stovpchiki zminyuye magnitnu oriyentaciyu i take geometrichne rozmishennya komirok pam yati zmenshuye problemu vipadkovogo peremagnichennya i vidpovidno mozhe zbilshiti mozhlivu shilnist rozmishennya komirok Porivnyannya z inshimi tipami pam yatiGolovnim faktorom vid yakogo zalezhit sobivartist virobnictva mikroshemi pam yati ce shilnist rozmishennya v nij okremih komirok Chim menshe rozmir odniyeyi komirki tim bilsha yih kilkist mozhe buti rozmisheno na odnij mikroshemi abo bilshe mikroshem mozhe buti otrimano za odin raz z odniyeyi kremniyevoyi plastini Ce polipshuye vihid virobiv i znizhuye vartist virobnictva odniyeyi mikroshemi V pam yati tipu DRAM elementom pam yati sluguye kondensator providniki perenosyat strum do nogo i vid nogo i ye klyuchovij tranzistor tak zvana komirka 1T 1C Kondensator mozhe buti takim malenkim yak ce dozvolyaye zrobiti tehnologichnij proces Pam yat DRAM maye najvishu shilnist komirok z usih tipiv pam yati Ce robit yiyi najdeshevshoyu i vona vikoristovuyetsya yak osnovna operativna pam yat komp yuteriv Svoyeyu konstrukciyeyu komirka pam yati MRAM shozha na komirku DRAM hoch inodi v nij ne vikoristovuyetsya tranzistor dlya zapisu informaciyi Odnak pam yat MRAM maye problemu napivviboru cherez yakij rozmir komirki pri vikoristanni zvichajnoyi tehnologiyi MRAM obmezhenij rozmirom 180 nm i bilshe Zastosovuyuchi tehnologiyu MRAM z peremikannyam rezhimiv mozhna dosyagnuti menshogo rozmiru komirki blizko 90 nm Bilshist suchasnih mikroshem DRAM pam yati mayut rozmir komirki 32 i 20 nm Ye perspektivi v dosyagnenni magnitorezistivnoyu pam yattyu rozmiriv 65 nm ale dlya cogo potribno vikoristovuvati tehnologiyu STT EnergospozhivannyaZaryadi v krihitnih kondensatorah uves chas stikayut os chomu pam yat povinna postijno regeneruvatisya Navit mittyeve pererivannya podachi zhivlennya abo yakij nebud zbij v ciklah regeneraciyi privede do vtrati zaryadu u komirci DRAM a otzhe i do vtrati danih Chim menshi rozmiri komirki pam yati tim chastishe neobhidno regeneruvatisya i v zv yazku z cim energospozhivannya roste Na vidminu vid DRAM MRAM ne potrebuye postijnogo onovlennya Ce oznachaye ne tilki te sho pam yat zberigaye zapisanu v neyi informaciyu pri vidklyuchenni zhivlennya ale i te sho pri vidsutnosti operacij zchituvannya abo zapisu energiya zovsim ne spozhivayetsya Hoch teoretichno pri zchituvanni informaciyi pam yat MRAM povinna spozhivati bilshe energiyi nizh DRAM na praktici energoyemnist zchituvannya u nih majzhe odnakova Tim ne mensh proces zapisu potrebuye v 3 8 raz bilshe energiyi nizh pri zchituvanni cya energiya vitrachayetsya na zminu magnitnogo polya Hocha tochna kilkist energiyi zalezhit vid harakteru roboti chastishij zapis potrebuye bilshe energiyi v cilomu ochikuyetsya menshe energospozhivannya do 99 menshe v porivnyanni z DRAM Pri zastosuvanni tehnologiyi STT MRAM spozhivannya energiyi pri zapisu i zchituvanni priblizno odnakove i zagalne energospozhivannya she menshe Mozhna porivnyati magnitorezistivnu pam yat zi she odnim konkuruyuchim tipom pam yati z flesh pam yattyu Yak i magnito rezistivna pam yat flesh pam yat energonezalezhna Flesh pam yat ne vtrachaye informaciyu pri vimikanni zhivlennya sho robit yiyi zruchnoyu dlya zamini tverdih diskiv v portativnih pristroyah takih yak cifrovi plejeri abo cifrovi kameri Pri zchituvanni informaciyi flesh pam yat i MRAM majzhe odnakovi po rivnyu energospozhivannya Odnak zapis informaciyi v mikroshemi flesh pam yati potrebuye potuzhnogo impulsu naprugi blizko 10 V yakij nakopichuyetsya yakijs chas pri nakachci zaryadu dlya cogo treba bagato energiyi i chasu Krim cogo impuls strumu fizichno rujnuye komirki flesh pam yati i informaciya v flesh pam yat mozhe buti zapisana obmezhene chislo raz do ostatochnogo rujnuvannya komirki Na vidminu vid flesh pam yati mikroshemam MRAM dlya zapisu energiyi treba nenabagato bilshe chim dlya zchituvannya Ale pri comu ne treba zbilshuvati naprugu i ne potribna nakachka zaryadu Ce vede do bilsh shvidkih operacij menshomu energospozhivannyu i zbilshennyu chasu znoshuvannya Mozhlivo flesh pam yat bude pershim tipom mikroshem pam yati yakij bude z chasom zaminenij MRAM ShvidkodiyaShvidkodiya pam yati tipu DRAM obmezhena shvidkistyu z yakoyu zaryad v komirkah mozhe buti zlitij dlya zchituvannya abo bude nakopichenim dlya zapisu Robota MRAM bazuyetsya na vimiri naprug sho bazhanishe nizh robota z zaryadami abo strumami bo perehidni procesi shvidshi Doslidniki IBM prodemonstruvali pristroyi MRAM z chasom dostupu blizko 2 ns sho pomitno krashe navit najdoskonalishih DRAM zroblenih po najnovishim tehnologiyam Perevagi v porivnyanni z Flash pam yattyu bilsh znachni trivalist zchituvannya u nih majzhe odnakova ale trivalist zapisu v MRAM v tisyachi raziv mensha Tilki odna suchasna tehnologiya pam yati mozhe konkuruvati v shvidkodiyi z magnitorezistivnoyu pam yattyu Ce statichna pam yat abo SRAM Komirkami SRAM pam yati ye trigeri yaki zberigayut odne z dvoh polozhen tak dovgo yak dovgo podayetsya energiya Kozhen triger skladayetsya z kilkoh tranzistoriv Tak yak dlya tranzistoriv harakterne duzhe nizke energospozhivannya trivalist yih peremikannya duzhe mala Ale oskilki komirka pam yati SRAM skladayetsya z kilkoh tranzistoriv zazvichaj chotiroh chi shesti yiyi plosha bilshe nizh u komirki pam yati tipu DRAM Ce robit pam yat SRAM dorozhchoyu tomu vona vikoristovuyetsya tilki v malih ob yemah yak osoblivo shvidkodiyucha pam yat yak napriklad kesh pam yat i procesorni registri v bilshosti suchasnih modelej centralnih procesoriv Ne varto zabuvati takozh sho u procesoriv roblyat dekilka rivnej kesh pam yati z riznoyu shvidkistyu i ob yemom Hoch magnitorezistivna pam yat ne taka shvidka yak SRAM pam yat vona dovoli cikava i v cij yakosti Vona shilnisha za SRAM i rozrobniki centralnih procesoriv mogli b nadali vibirati dlya kesh pam yati mizh bilshim ob yemom mensh shvidkoyi MRAM pam yati i menshim ob yemom bilsh shvidkoyi SRAM pam yati Zagalnij pidsumokMagnitorezistivna pam yat maye shvidkodiyu porivnyannu z pam yattyu tipu SRAM taku zh shilnist komirok ale menshe energospozhivannya nizh u pam yati tipu DRAM vona shvidkisha i ne strazhdaye degradaciyeyu z chasom v porivnyanni z flesh pam yattyu Ce ta kombinaciya vlastivostej yaka mozhe zrobiti yiyi universalnoyu pam yattyu zdatnoyu zaminiti SRAM DRAM EEPROM i Flash Cim poyasnyuyetsya velika kilkist doslidzhen napravlenih na yiyi rozrobku Zvichajno narazi MRAM she ne gotova dlya shirokogo vzhitku Velicheznij popit na rinku flesh pam yati zmushuye virobnikiv do agresivnogo vprovadzhennya novih tehnologichnih procesiv Fabriki na yakih napriklad viroblyaye mikroshemi flesh pam yati yemnistyu 16 Gbajt firma Samsung vikoristovuyut 50 nm tehnologichnij proces Na bilsh starih tehnologichnih liniyah viroblyayutsya mikroshemi pam yati DDR2 DRAM dlya yakih vikoristovuyetsya 90 nm tehnologichnij proces poperednogo pokolinnya Magnitorezistivna pam yat vse she v znachnij miri ye v rozrobci i viroblyayetsya za dopomogoyu zastarilih tehnologichnih procesiv Tak yak popit na flesh pam yat perevishuye propoziciyu to she ne skoro z yavitsya kompaniya yaka zvazhitsya perevesti odnu z svoyih fabrik z novitnim tehnologichnim procesom na vigotovlennya mikroshem magnitorezistivnoyi pam yati Ale i v comu vipadku konstrukciya magnitorezistivnoyi pam yati prograye flesh pam yati po rozmiram komirki navit pri vikoristanni odnakovih tehnologichnih procesiv Istoriya1955 vinahid pam yati na magnitnih oserdyah vikoristovuvavsya shozhij z MRAM sposib zchituvannya i zapisu informaciyi 1989 vcheni IBM zrobili ryad klyuchovih vidkrittiv pro gigantskij magnitorezistivnij efekt v tonkoplivkovih strukturah 1995 Motorola v podalshomu Freescale pochinaye rozrobku MRAM 2000 IBM i Infeneon rozrobili spilnu programu rozvitku MRAM 2002 NVE ogoloshuye pro tehnologichnij obmin z Cypress Semiconductor 2003 128 kbit chip MRAM buv vigotovlenij po 0 18 mkm tehnologiyi 2004 Cherven Infineon anonsuye 16 Mbit doslidnij zrazok po 0 18 mkm tehnologiyi Veresen MRAM staye standartnim produktom v Freescale Zhovten Tajvanski rozrobniki MRAM roblyat 1 Mbit elementi na TSMC Zhovten Micron kidaye MRAM obdumuye inshi pam yati Gruden TSMC NEC Toshiba opisuyut novi komirki MRAM Gruden Renesas Technology rozroblyaye shvidkisnu visokonadijnu tehnologiyu MRAM 2005 Sichen Cypress doslidzhuye MRAM vikoristovuyuchi NVE IP Berezen Cypress prodaye dochirnyu kompaniyu MRAM Cherven Honeywell publikuye tehnichni dani dlya 1 Mbit radiacijno stijkoyi MRAM po 0 15 mkm tehnologiyi Serpen rekord MRAM komirka pam yati pracyuye na 2 GGc Listopad Renesas Technology i Grandis spilno rozroblyayut 65 nm MRAM tehnologiya perenosu spinovogo momentu Gruden Sony predstavlyaye pershu laboratoriyu dlya tehnologiyi perenosu spinovogo momentu Gruden Freescale anonsuye MRAM v yakij zamist oksidu alyuminiyu vikoristovuyetsya oksid magniya zmenshuyuchi strum zapisu 2006 Lyutij Toshiba i NEC anonsuvali 16 Mbit chip MRAM z novoyu energo rozgaluzhenoyu konstrukciyeyu Voni dosyagli chastoti v 200 MB s z ciklom 34 ns z najmenshim fizichnim rozmirom 78 5 mm i nizkoyu naprugoyu dzherela strumu 1 8 V Lipen 10 lipnya Freescale vivodit na rinok 4 Mbit chipi MRAM za cinoyu priblizno 25 00 za shtuku 2007 Listopad kompaniya NEC rozrobila najshvidshu v sviti magnitorezistivnu SRAM pam yat z chastotoyu 250 MGc 2008 V yaponskomu shtuchnomu suputniku SpriteSat bula zastosovana magnitorezistivna pam yat virobnictva Freescale dlya zamini komponentiv SRAM i FLASH Berezen koncern Siemens vibrav yak energonezalezhnu pam yat dlya novih promislovih panelej operatora mikroshemi MRAM pam yati yemnistyu 4 Mb virobnictva Everspin Technologies Cherven Samsung s Hynix stayut partnerami po rozrobci STT MRAM Cherven Freescale vidilyaye ves svij biznes magnitorezistivnoyi pam yati v okremu kompaniyu Everspin 2009 Lyutij kompaniyi NEC i NEC Electronics zayavili pro uspishnu demonstraciyu pam yati magnitorezistornogo tipu yemnistyu 32 Mbit 2010 Kviten kompaniya Everspin vistavila na prodazh pershi v sviti mikroshemi MRAM yemnistyu 16 Mbit 2011 Serpen Samsung zayavila pro kupivlyu Grandis postavshika zapam yatovuyuchih pristroyiv na osnovi pam yati STT RAM 2012 Listopad Everspin pochinaye shtuchni postavki magnitorezistivnoyi pam yati EMD3D064M 64 Mb DDR3 ST MRAMZastosuvannyaPeredbachayetsya vikoristannya pam yati MRAM v takih pristroyah yak Aerokosmichni i vijskovi sistemi Cifrovi fotoaparati Noutbuki Smart karti Mobilni telefoni Stilnikovi bazovi stanciyi Personalni komp yuteri Dlya zamini SRAM z zhivlennyam vid akumulyatornoyi batareyi Specialni pristroyi dlya reyestraciyi danih chorni skrinki Div takozhEnergonezalezhna pam yat Spisok perspektivnih tehnologijPosilannyaOverview article on Materials and Challenges of MRAM 20 travnya 2014 u Wayback Machine www mram info com a clearinghouse of MRAM industry news 8 serpnya 2020 u Wayback Machine IBM research MRAM By Richard Butner 17 chervnya 2016 u Wayback Machine Science magazine article from April 2005 Science magazine article from September 2005 Wired News article from February 2006 26 lyutogo 2007 u Wayback Machine NEC Press Release from February 2006 18 lipnya 2012 u Wayback Machine BBC news article from July 2006 30 zhovtnya 2007 u Wayback Machine Freescale MRAM an in depth examination from August 2006 22 listopada 2010 u Wayback Machine An article and an interview with Freescale about their MRAM technology An applet illustrating the principles underlying spin torque transfer MRAM New Speed Record for Magnetic Memories 25 veresnya 2008 u Wayback Machine Ce nezavershena stattya pro aparatne zabezpechennya Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi