Серед технологій пам'яті наступного покоління великі перспективи має MRAM з перенесенням спінового моменту, що обумовлено енергонезалежністю, високою швидкодією і економічною ефективністю, проте з цими пристроями пов'язано безліч хибних думок.

 

 

Магніто-резистивна оперативна пам'ять з перенесенням спінового моменту (ST-MRAM) стає найбільш перспективною технологією для запам'ятовуючих пристроїв наступних поколінь. ST-MRAM енергонезалежна, так як зберігає дані коли живлення відсутнье. Вона швидка, а швидкості читання й запису можна порівняти з DRAM, і навіть з кеш SRAM. Крім того, вона ефективна за вартістю, так як використовує невелику однотранзисторну бітову комірку і вимагає лише два або три додаткових етапу маскування.

Якщо Вам потрібен фреоновый компрессор, то за посиланням знайдете всю необхідну інформацію.

Однак MRAM має свої особливості. Давайте розглянемо деякі з найбільш поширених облуд або міфів про MRAM.

1. Запис в ST-MRAM на 100% передбачувана і детермінована.

Швидше за все, саме так і ви думаєте. Адже якщо ви записуєте один трильйон раз в гарну комірку SRAM або DRAM пам'яті, то, якщо не брати до уваги програмних помилок або різних зовнішніх подій, комірка буде коректно записана один трильйон разів. Однак MRAM відрізняється тим, що установка вектора магнітної поляризації є ймовірнісною подією - запис в комірку MRAM один трильйон разів практично завжди буде виконана, але зрідка - ні. Одна з найбільших проблем технології MRAM, які потребують вирішення, полягає в зниженні частки помилок запису (write error rate - WER) до мінімально можливого рівня, а також у виправленні тих небагатьох помилок, які все ж будуть виникати.

2. Я побачив в документації дуже вражаючу характеристику MRAM - швидкодія. За швидкості від 2 до 3 нс створюється враження, що вона зможе повністю замінити SRAM.

Характеристики MRAM могли бути оптимізовані. Наприклад, збільшення напруги записи покращує як час перемикання, так і згаданий вище показник WER. Але є і зворотна сторона. Підвищена напруга істотно збільшує споживання потужності і знижує термін служби - кількість циклів запису до зносу тунельного бар'єру. Як і для всіх типів пам'яті, ключем до створення MRAM є пошук правильного поєднання швидкості, споживаної потужності, терміну служби і часу збереження інформації, що відповідає вимогами програми.

В цьому відношенні ST-MRAM має великі перспективи. Інформація в ній не зникає за вимкненому живленні. Її швидкодія порівняно з DRAM, і навіть кеш SRAM. Нарешті, вона недорога, оскільки використовує невелику однотранзисторну бітову комірку та у виробництві вимагає лише двох або трьох додаткових операцій літографії.

3. Сучасна MRAM - це практично та ж пам'ять на магнітних осердях, яка використовувалася кілька десятиліть тому, тільки менша.

У категорію «MRAM» входять три покоління пристроїв. До першого покоління відносяться пристрої пам'яті на магнітних осердях й інші MRAM-пристрої з малим ступенем інтеграції, в яких використовується «комутація поля» з двома різновидами технологій ST-MRAM. MRAM другого покоління - «площинні» - використовують вектори магнітної поляризації, паралельні площини магнітного шару (тобто, поверхні пластини). У «перпендикулярних» MRAM третього покоління вектор магнітної індукції перпендикулярний до площини пластини. Сьогодні основні зусилля розробників MRAM зосереджені на пристроях з перпендикулярним магнітним тунельним переходом (magnetic-tunnel-junction - MTJ).

4. MRAM споживає дуже багато енергії.

Насправді споживана MRAM потужність вкрай мала. Наприклад, в порівнянні з флеш-пам'яттю, для запису біта даних в ST-MRAM потрібно енергії в 1000 ... 10000 разів менше, що робить її ідеальною пам'яттю, яка мало споживає енергії. Використовувана в додатках SRAM, MRAM не використовує енергію на зберігання даних. А в додатках, аналогічних DRAM, MRAM не потребує енергії ні для зберігання, ні для поновлення даних. Таким чином, економія потужності виявляється досить значною.

MRAM 2 uk

5. MRAM - найскладніша з усіх технологій пам'яті наступного покоління.

На шляху будь-якої технології пам'яті, що розвиваються, виникають певні складнощі, і, звичайно ж, після прочитання попередніх пунктів може здатися, що MRAM також складна. Ймовірнісна природа MRAM створює проблеми для її використання, і деякі компанії все ще борються над повним усуненням бітових помилок.

Проте, в порівнянні з іншими технологіями пам'яті наступного покоління, принципи MRAM набагато краще вивчені й комерціалізовані, оскільки ця технологія прийшла з індустрії дискових накопичувачів. Магнітний тунельний перехід в голівці дискового накопичувача, подібний MTJ в пласкій бітовій комірці MRAM. Щорічно виготовляються і встановлюють в обертові дискові приводи багато сотень мільйонів таких головок. Й, можливо, найважливіше - в MRAM все фізичні матеріали статичні. Не потрібно ні переміщення атомів, як в RRAM (резистивна пам'ять з довільним доступом), Ні зміни стану матеріалів, як в ОЗУ на фазових переходах.

MRAM - найскладніша з усіх технологій пам'яті наступного покоління

6. MRAM є первинною пам'яттю, має швидкість кешу SRAM й час зберігання FLASH.

Це твердження істинне, якщо кожну його частину розглядати окремо, так як час зберігання та швидкість запису знаходяться в протиріччі - збільшення одного призводить до погіршення іншого. Також вірно, що за характеристиками зберігання MRAM може не поступатися флеш пам'яті, або перевершувати її, й в одно час бути на кілька порядків більш довговічною, швидкою й економічною. Крім того, хоча пристрої MRAM і можуть працювати на швидкостях кеш, за терміном зберігання, порівнянному з флеш пам'яттю, MRAM виявляться в кілька разів повільніша - їх швидкості запису, можливо, будуть в діапазоні від 40 до 100 нс. Тим часом, кеш MRAM з швидкодією менше 10 нс неможливо виготовити за звичайною технологією ST-MRAM так, щоб мати час зберігання більше секунд або, можливо, годин.

7. MRAM дуже складна у виробництві.

Насправді всі етапи виробництва MRAM дуже прості: пошарове осадження матеріалів, травлення і формування проміжних з'єднань. Звичайно ж, у разі виготовлення MRAM високої щільності виникають певні проблеми, пов'язані з розробкою матеріалів для внутрішніх шарів і процесом травлення. Але одного разу освоєна технологія виготовлення MRAM буде лише трохи дорожче КМОП за рахунок всього двох або трьох додаткових операцій літографії і пов'язаних з ними виробничих процесів.

8. Люди говорять про різні діаметри магнітних тунельних переходів. Я думаю, що діаметр переходу повинен відповідати використовуваному технічному процесу.

Діаметр магнітного тунельного переходу слабо пов'язаний з топологічними нормами використовуваного технічного процесу. MTJ повинен бути досить малим, щоб відповідати площі елементів, що виготовляються в базовому технічному процесі, але зазвичай його розміри бувають набагато більшими. Наприклад, в технічному процесі виготовлення логічних схем з проектними нормами 28 нм, швидше за все, будуть використовуватися MTJ діаметром від 40 до 60 нм. Вибір діаметра MTJ насправді досить складний, оскільки багато його властивості змінюються при зменшенні розмірів пристрою.

9. Обладнання для виробництва MRAM запозичується з індустрії жорстких дисків і не підходить для великосерійного виготовлення напівпровідників.

Сьогодні TEL, Applied Materials, відділення Anelva групи Canon, Singulus, LAM та інші компанії розробляють або постачають обладнання для масового виробництва 300-мм пластин MRAM

10. Вихідне з MRAM магнітне поле буде порушувати роботу розташованих нижче КМОП схем, так само як магнітні датчики і компаси в мобільних пристроях.

Поле невеликого стовпчика MTJ дуже швидко спадає, і на глибині польового транзистора їм вже можна знехтувати.

Everspin ST MRAM

11. Імовірність втрати даних в пам'яті MRAM вище, ніж в SRAM.

У пристроях SRAM і DRAM завжди існує ймовірність втрати даних через вплив фонового іонізуючого випромінювання. І ця проблема посилюється, оскільки розміри елементів постійно зменшуються. Для пристроїв зберігання на основі MTJ MRAM такої проблеми не існує, так як за своєю природою вони несприйнятливі до іонізуючого випромінювання. Це означає, що технологія MRAM, в поєднанні з відповідною КМОП технологією, ідеальна для аерокосмічних додатків і інших областей, де присутня радіація.