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这个突破性技术,有望为MRAM带来大幅提升

2018-05-02 16:47    it168网站原创  作者: 谢涛 编辑: 谢涛

  【IT168 资讯】过去的十年里,闪存革新了数据存储和系统技术。但是闪存在性能、功率和使用寿命等方面也存在一些比较严肃的问题。而且它不会像其他半导体技术那样不断缩小工艺尺寸,所以厂商不得不采用大尺寸的3D制造。这就是为什么该行业会对NVRAM技术的发展而感到兴奋了。英特尔的3D Xpoint是其中最有名的,但也有其他几家公司在努力为静态RAM (SRAM)以及DRAM创建可行的替代方案。

  MRAM是什么?

  对于MRAM的定义,下面有一段介绍:

  ……非易失性存储器技术,通过磁存储元件存储数据。这些元件是两个铁磁板或电极,它们可以维持一个磁场,并且由非磁性材料分开……其中一个板块的磁化强度是固定的(也就是一个“参考层”)……第二个板块通常被称为自由层,它的磁化方向可以由一个较小的磁场改变。

  这里是一个简单的图示:

这个突破性技术,有望为MRAM带来大幅提升

  磁RAM,或称MRAM,已经投入生产了10年,主要用于嵌入式系统。通常,出于电力或耐久性的原因,闪存无法介入这一领域。其供应商,如Everspin和Spin Transfer Technologies(以下简称STT),一直致力于提高MRAM的密度、性能和耐久性。

  与闪存相比,MRAM有一些很大的优势,包括:

  ·低成本制造

  ·制造工艺在28nm以下,不像闪存。

  ·功耗更低,甚至比闪存低数百倍。

  ·字节可寻址,如DRAM,不像闪存。

  但MRAM也存在缺陷。许多嵌入式系统必须在高温下运行,而高温往往会损害数据保存能力。虽然MRAM单元所占的面积只有SRAM的一小部分,但今天它并没有那么快,其保持力和耐久性也不是那么好。当MRAM与DRAM对比竞争时,性能也是一个问题,还有密度。

这个突破性技术,有望为MRAM带来大幅提升

  什么是进动自旋流?

  进动自旋流(PSC,PRECESSIONAL SPIN CURRENT)的物理实现是在垂直磁性隧道结(pMTJ)上的三层薄层。这些薄的、获得了专利的层对pMTJ的作用有四点:

  ·减少写入单元所需的电流。

  ·在读取时提高单元的数据保留度约10000x,减少读取干扰问题。

  ·由于写入电流减少,PSC增加了100x到1000x的耐久度。

  ·同时,随着特征尺寸的缩小,单元行为提高。

  研发这一技术且获得专利的,正是初创公司STT。该公司有一个磁学研发Fab,以5天的周期时间快速建立测试芯片。他们把芯片测试——每个都有数千个pMTJ设备——扩展到测试温度、开关电流和其他参数。

  市场情况

  目前台积电、三星和格罗方德都有MRAM产品。此外,SK Hynix、东芝和高通等公司也在这方面进行研发,整个行业约投资了10亿+美元,聚焦在Fab设备、材料研究和EDA工具等层面。

  那么MRAM的未来之路是什么样的呢?我们倒是期待它能有像当年NAND闪存一样的经历。闪存在80年代开始出货,并慢慢地在硬盘上增加了磁盘技术无法提供的容量,例如Compact Flash(紧凑式闪存)。然后,真正的爆点出现了:闪存达到了DRAM的价格。在近20年的时间里,突然间交易量激增,价格跳水,在接下来的5年里,闪存仿佛一夜之间获得了成功。

  据了解,STT的PSC技术直到2019年中后期才会进入商用产品,主要用于汽车、地理和其他困难环境的嵌入式应用。在一个日益移动化的世界,MRAM的广泛应用将是一个很好的结果。

标签: 技术 , 存储
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