能满足非易失性和快速读写应用需求的MRAM

从2006年第一块商用产品问世以来，凭借高可靠性、快速读写、非易失性等诸多优势，MRAM(磁性随机存储器)这种创新的存储技术受到了高度关注。短短几年时间，MRAM已被从计算机、工控，到能源管理等众多行业采用。随着存储密度的不断提高，以Everspin公司新推出的16Mb MRAM系列为例，这一容量的MRAM已可取代用于CPU缓存的“SRAM+电池”的解决方案。

Everspin公司于2008年6月从飞思卡尔半导体独立出来，是目前市场上唯一一家能够提供商用MRAM产品的公司，其广泛的MRAM产品容量从256Kb到16Mb，支持并行和串行接口，具备商业级、工业级，以及延伸温度极可选。

Everspin的专利MRAM技术是以可沉积在标准逻辑制程上的磁性隧道结 (MTJ)储存单元为基础，如下图所示。当自由层(free layer)被施予和固定层(fixed layer)相同方向的极化时，MTJ的隧道结(tunnel barrier)便会显现出低电阻特性。而当自由层被施予反方向的极化时，MTJ便会有高电阻。此磁阻效应可使MRAM不需改变内存状态，便能快速读取数据。

当流经两金属线的电流足以切换MTJ的磁场时，在两金属线交点的MTJ就会被极化(写入)，如下图所示。MRAM的原理说来简单，但能够以微弱电流将自由层翻转绝非易事。
 

Everspin公司首席运营官Saied Tehrani博士从1995年开始一直主导MRAM的研发进程，基于在MRAM技术开发的成就，Tehrani博士还获得了IEEE Dan Noble奖项。

 
Everspin公司首席运营官Saied Tehrani博士

据Tehrani博士介绍，MTJ储存单元的优点之一是其采用的磁性极化的方式与传统的电荷存储方式不同，有效避免了电荷漏电的问题，从而保证数据能够在宽广的温度范围内被长期保存。第二个优点是，两个状态间的磁性极化切换不会涉及到实际的电子或原子移动，因此不会有耗损机制的存在。

不久前，恒忆正式推出全新系列相变存储器（PRAM），它们具有更高的写入性能、耐写次数和设计简易性，适用于固线和无线通信设备、消费电子、PC和其他嵌入式应用设备。

和同样备受关注的相变存储器、铁电存储器（FRAM）相比，MRAM有什么特色呢？

Tehrani博士表示，在上述三种存储器中，MRAM的读写速度最快，媲美DRAM和SRAM，所以特别适合服务器和阵列储存用的RAID。采用MRAM方案，关键数据写入日志和高速缓存不但能以SRAM速度进行更新，同时在断电期间仍能保存数据。相对和言，PRAM的速度略低但容量更大，目标应用与现有的NOR闪存相同。而和FRAM相比，MRAM在读写速度和容量上略胜一筹。不过，由于进入市场更早，FRAM在中国的智能电表等市场中已经抢占了先机。

问及MRAM产品的未来，Tehrani博士对“以MRAM取代DRAM”满怀信心。他表示，如果成本具有竞争力，MRAM的容量超过256Mb，我们就可以期待这种新型存储器取代DRAM。