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MRAM是磁阻式隨機存取存儲器(Magneto-resistiveRandom Access Memory )的縮寫(xiě)。MRAM是一種非揮發(fā)性電腦存儲器( NVRAM )技術(shù)，從20世紀90年代以來(lái)開(kāi)始開(kāi)發(fā)就已經(jīng)取得驚人的進(jìn)展。MRAM存儲器最終將成為占主導地位的并取代其它所有類(lèi)型的存儲器，并成為一個(gè)真正的“通用存儲器”。實(shí)用型MRAM芯片主要利用隧道磁阻（TMR)效應，之前的巨磁阻( GMR)或更早以前的異性磁阻(AMR)都不具備實(shí)用性。 MRAM芯片的概念1972年就已經(jīng)提出，但直到1988年GMR和1995年TMR的發(fā)現，才使得MRAM具有了實(shí)用性的前景。 最簡(jiǎn)單的MRAM存儲單元可以采用一個(gè)金屬三明治結構，包括2個(gè)為一個(gè)非常薄的絕緣體分割開(kāi)來(lái)的三層膜結構（ TMR結構)。底層的磁矩是固定的（“釘扎的”)，稱(chēng)為固定層﹐而頂層的N—s極走向是雙穩態(tài)式的(可變的)，被稱(chēng)為自由層。頂層的磁矩方向可以在與底層相同和相反兩個(gè)狀態(tài)間切換。 由于有量子隧道效應存在，這種三明治結構中的薄絕緣層可以流過(guò)小的電流。如果電子穿越絕緣體勢壘時(shí)保持其自旋方向不變，即兩層磁性材料磁矩平行的話(huà)，材料呈現低電阻;如果兩層磁性材料磁矩反平行的話(huà)﹐材料呈現高電阻。這種通過(guò)控制2個(gè)疊放的磁性薄膜磁矩的平行和反平行來(lái)改變電阻的原理被稱(chēng)為磁致電阻效應(Magnetore-sistive)。2塊極板間的間隙被稱(chēng)為磁隧道結(M TJ)。因為疊層中頂層具有2個(gè)相反的穩定態(tài)(與底層平行或反平行)，它可以?xún)Υ嬉粋�(gè)二進(jìn)制的量值。該單元的平行態(tài)（低電阻）往往指示0，它的反平行（高阻態(tài))往往代表1。利用薄膜阻抗根據磁化方向是否一致而變化的特性，系統可以判別數據位為0或1。較早的MRAM采用GMR技術(shù)。由于在GMR薄膜下О和1之間的阻抗變化非常小，所以在指示磁性方向為0或1時(shí)電壓變化也微不足道，而差異不大意味著(zhù)在檢測電壓時(shí)更容易受到外界影響，因此在裝有GMR薄膜的MRAM上，會(huì )執行兩次讀取程序，以保證數據的正確。由于GMR薄膜與MOSFET(場(chǎng)效應管）串聯(lián)，這就要求兩者的阻抗必須匹配，而GMR薄膜的阻抗本來(lái)就很低，高阻抗的MOSFET使GMR薄膜的感應很困難。要和MOSFET相匹配，則GMR薄膜必須要有較大的面積。這個(gè)條件給提高GMR芯片的集成度造成一定困難。 TMR是一種對GMR的更新技術(shù)，當磁性隨機存儲器在采用了TMR薄膜之后，上述問(wèn)題迎刃而解﹐不但可以減小芯片體積，而且不需要進(jìn)行重復讀取提高了速度。 圖1 MRAM點(diǎn)陣結構圖 基于磁致電阻的MRAM位單元需要分布在相互垂直的雙層導線(xiàn)柵格上(圖1)。上層的導線(xiàn)叫位線(xiàn)，下層的導線(xiàn)叫字線(xiàn)。由于必須經(jīng)過(guò)該單元的頂板和底板﹐而不至于真正接觸到它們，位線(xiàn)和字線(xiàn)間的垂直距離需要略大于MRAM位單元本身的高度。MRAM位單元夾在兩層線(xiàn)之間﹐水平位置在每個(gè)交叉點(diǎn)上。為了讀出一位信息，電流將流過(guò)對應的底部字線(xiàn)，沿著(zhù)所選通的單元向上流出，邏輯電路則感應出在所連接的頂部位線(xiàn)上的相應電流。寫(xiě)入是通過(guò)向恰當的字線(xiàn)通電，同時(shí)讓電流流過(guò)位線(xiàn)來(lái)實(shí)現的，電流或者形成對準方向(寫(xiě)入0)，或者形成反對準狀態(tài)(寫(xiě)入1)。 |
| MRAM是磁阻式隨機存取存儲器(Magneto-resistiveRandom Access Memory )的縮寫(xiě)。MRAM是一種非揮發(fā)性電腦存儲器( NVRAM )技術(shù)，從20世紀90年代以來(lái)開(kāi)始開(kāi)發(fā)就已經(jīng)取得驚人的進(jìn)展 |
| 最簡(jiǎn)單的MRAM存儲單元可以采用一個(gè)金屬三明治結構，包括2個(gè)為一個(gè)非常薄的絕緣體分割開(kāi)來(lái)的三層膜結構（ TMR結構)。底層的磁矩是固定的（“釘扎的”)，稱(chēng)為固定層﹐而頂層的N—s極走向是雙穩態(tài)式的(可變的)，被稱(chēng)為自由層。頂層的磁矩方向可以在與底層相同和相反兩個(gè)狀態(tài)間切換。 |
