MRAMmuistitukseen

MRAM (magnetoresistive random access memory) on ei-vaihtuva muistitekniikka, joka tallentaa bittien tilat magneettisten tilojen suunnan avulla. Data pysyy muistissa ilman virtaa, mikä mahdollistaa nopean palautumisen ja alhaisen energiankulutuksen tilan ollessa pysyvä.

Perusrakenteena on magneettinen tunnelijunction MTJ, jossa on kiinnitetty ja vapaa ferromagneettinen kerros sekä ohut MgO-oksidikerros. Kun magnetoinnit ovat samansuuntaiset, MTJ:n resistanssi on matala; vastakkaiset tilat tuottavat korkean resistanssin. Kirjoitus tapahtuu vaihtamalla vapaan magnetoinnin suuntaa spin-torquella, käytössä ovat tyypillisesti spin-transfer torque (STT) tai spin-orbit torque (SOT). Luku suoritetaan mittaamalla MTJ:n resistanssi pienellä virralla.

Edut sisältävät ei-volatile-ominaisuuden, korkean kestävyyden ja nopean pääsyn, sekä hyvät skaalautuvuusominaisuudet. MRAM voi toimia sekä embedded- muistina että ulkoisena muistina datakeskuksissa ja mobiililaitteissa. Yleisin kaupallinen variant on STT-MRAM; kehitteillä ovat myös SOT-MRAM ja VCMA-tyypit. MgO-oksidin käyttö parantaa erotusta ja tunnistettavuutta, ja 1T1MTJ-tyyppiset ratkaisut sekä 3D-integrointi ovat aktiivisia tutkimusalueita.

Haasteet liittyvät valmistuksen kustannuksiin ja prosessivaatimuksiin, kirjoitusenergian hallintaan, lämpötilariippuvuuteen sekä luotettavuuteen. Crossbar-arkkitehtuureissa tarvitaan selektoreita estämään vahingossa tapahtuvat kirjoitukset.

Tulevaisuudessa MRAMin odotetaan täydentävän tai joissakin tapauksissa korvaavan SRAM/DRAM- sekä NOR-Flash-toteutuksia erityisesti sovelluksissa, joissa nopeus, kestoisuus ja ei-volatile säilytys ovat etuja.