MRAM與傳統的隨機存儲器的區別在于MRAM的信息攜帶者是磁性隧道結(MTJ ),而后者則是電荷。每一個(gè)磁性隧道結包含一個(gè)固定層和一個(gè)自由層。固定層的磁化方向被固定了,而自由層的磁化方向可以由旋轉力矩改變。當兩層的磁化方向一致時(shí),磁性隧道結的電阻最低,其狀態(tài)為“0”;反之,則磁性隧道結的電阻最高,其狀態(tài)為“1” 最常用的MRAM單元的結構是由一個(gè)NMOS晶體管和一個(gè)MTJ(作為記憶元件)組成。MTJ與NMOS順序連接。NMOS晶體管由字線(xiàn)信號控制,讀取數據時(shí),NMOS開(kāi)啟,位線(xiàn)和源線(xiàn)間加一小的電壓差,使電流流過(guò)MTJ ,其大小由MTJ的狀態(tài)決定。讀出放大器將該電流與參考電流比較,判斷MRAM單元里存儲的數據是“O”還是“1”。寫(xiě)入數據時(shí),若寫(xiě)入“O”,則在位線(xiàn)和源線(xiàn)之間加一個(gè)較大的正電壓;若寫(xiě)入“1”,則加負電壓。使MTJ翻轉的最小電流稱(chēng)為閾值電流,與隧道勢壘層材料、寫(xiě)入持續時(shí)間和MTJ的幾何結構等因素有關(guān)。傳統高速緩存結構,由H-tree連接起來(lái),其行列數目和尺寸可以使用CACTI工具來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。 |