MRAM


en:This is a simplified MRAM cell structure.

Magnetoresistive random-access memory (MRAM) adalah non-volatile random-access memory teknologi yang sudah dalam pengembangan sejak tahun 1990. Terus meningkat dalam densitas teknologi memori yang ada – terutama flash RAM dan DRAM- menyimpannya dalam peran ceruk di pasar, tetapi para pendukungnya percaya bahwa keuntungan yang begitu luar biasa bahwa RAM magnetoresistive akhirnya akan menjadidominan untuk semua jenis memori, menjadi benar yang universal memori.

Leon Chua, yang dianggap sebagai ayah dari non-linear sirkuit teori, berpendapatbahwa semua 2-terminal perangkat memori non-volatile termasuk MRAM harus dipertimbangkan memristors. Stan Williams dari HP Labs telah juga berpendapat bahwa MRAM harus dianggap sebagai teknologi memristor

Description

Tidak seperti teknologi chip RAM konvensional, MRAM dalam data tidak disimpan sebagai muatan listrik atau arus saat ini, tetapi dengan unsur-unsur penyimpanan magnetik. Unsur-unsur ini terbentuk dari dua lempeng feromagnetik, yang masing-masing dapat menyimpan medan magnet, dipisahkan oleh sebuah lapisan isolasi tipis.Salah satu dari dua piring adalah magnet permanen set ke polaritas tertentu, lapangan lain dapat diubah untuk menyesuaikan bahwa medan eksternal untuk menyimpan memori. Konfigurasi ini dikenal sebagai katup spin dan merupakan struktur yang paling sederhana untuk sedikit MRAM. Sebuah perangkat memori dibangun dari kotak seperti “sel”.

Metode sederhana membaca dilakukan dengan mengukur tahanan listrik dari sel.Sebuah sel tertentu (biasanya) yang dipilih oleh powering terkait transistor yang switch arus dari jalur suplai melalui sel ke tanah. Karena efek terowongan magnet, tahanan listrik dari sel berubah karena orientasi bidang dalam dua piring. Dengan mengukur arus yang dihasilkan, perlawanan di dalam setiap sel tertentu dapat ditentukan, dan dari polaritas dari pelat dapat ditulis. Biasanya jika dua piring memiliki polaritas yang sama ini dianggap berarti “1”, sedangkan jika dua piring adalah polaritas sebaliknya resistensi akan lebih tinggi dan ini berarti “0”.

Data ditulis ke sel menggunakan berbagai cara. Dalam sederhana, setiap sel terletak di antara sepasang garis menulis disusun tegak lurus satu sama lain, atas dan di bawah sel. Ketika saat ini melewati mereka, medan magnet induksi dibuat di persimpangan, yang ditulis pelat mengambil. Pola operasi ini mirip dengan memori inti, sistem yang umum digunakan pada tahun 1960. Pendekatan ini memerlukan arus yang cukup besar untuk menghasilkan lapangan, bagaimanapun, yang membuatnya kurang menarik untuk daya rendah kegunaan, salah satu kelemahan utama MRAM ini. Selain itu, sebagai perangkat diperkecil dalam ukuran, ada saatnya ketika tumpang tindih bidang diinduksi sel yang berdekatan di daerah yang kecil, menyebabkan potensi menulis palsu. Masalah ini, setengah-pilih (atau menulis mengganggu) masalah, muncul untuk mengatur ukuran yang cukup besar untuk jenis sel. Salah satu solusi eksperimental untuk masalah ini adalah menggunakan domain melingkar ditulis dan dibaca dengan menggunakan efek magnetoresistive raksasa, tapi tampaknya baris ini penelitian tidak lagi aktif.

Pendekatan lain, modus toggle, menggunakan multi-langkah menulis dengan sel multi-layer diubah. Sel yang dimodifikasi untuk mengandung “antiferromagnet buatan” di mana alternatif orientasi magnetik bolak-balik melintasi permukaan, dengan kedua disematkan dan lapisan bebas, yang terdiri dari multi-lapisan tumpukan terisolasi oleh lapisan “kopling” tipis. Lapisan yang dihasilkan hanya memiliki dua negara yang stabil, yang dapat toggled dari satu ke yang lain dengan menulis timing arus dalam dua baris jadi satu sedikit tertunda, sehingga “berputar” lapangan. Setiap tegangan kurang dari tingkat menulis penuh sebenarnya meningkatkan ketahanan terhadap flipping. Itu berarti bahwa sel-sel lain terletak di sepanjang salah satu garis menulis tidak akan menderita dari masalah setengah-pilih, yang memungkinkan untuk ukuran sel yang lebih kecil.

Sebuah teknik yang lebih baru, torsi spin transfer (STT) atau beralih berputar transfer, menggunakan spin-aligned (“terpolarisasi”) elektron untuk langsung torsi domain.Secara khusus, jika elektron yang mengalir ke lapisan harus mengubah spin mereka, ini akan mengembangkan torsi yang akan ditransfer ke lapisan di dekatnya. Hal ini akan menurunkan jumlah arus yang dibutuhkan untuk menulis sel, sehingga hampir sama dengan proses membaca. Ada keprihatinan bahwa “klasik” jenis sel MRAM akan mengalami kesulitan pada kepadatan tinggi karena jumlah arus yang dibutuhkan selama menulis, sebuah STT menghindari masalah. Untuk alasan ini, para pendukung STT mengharapkan teknik yang akan digunakan untuk perangkat dari 65 nm dan lebih kecil. [Rujukan?] Kekurangannya adalah kebutuhan untuk mempertahankan koherensi spin. Secara keseluruhan, STT membutuhkan jauh lebih sedikit menulis saat ini dari konvensional atau beralih MRAM. Penelitian di bidang ini menunjukkan bahwa saat ini STT dapat dikurangi hingga 50 kali dengan menggunakan structure.However komposit baru, operasi kecepatan yang lebih tinggi masih membutuhkan lebih tinggi saat ini.

Pengaturan potensial lainnya termasuk “Switching Assisted Thermal” (TAS-MRAM), yang secara singkat memanas (mengingatkan kita pada fase-perubahan memori) persimpangan terowongan magnetik selama proses menulis dan tetap stabil MTJs pada suhu lebih dingin sisa waktu; dan “vertikal transportasi MRAM” (VMRAM), yang menggunakan arus melalui kolom vertikal untuk mengubah orientasi magnetik, suatu pengaturan geometris yang mengurangi menulis mengganggu masalah dan sehingga dapat digunakan di kepadatan yang lebih tinggi.

Sebuah makalah tinjauan baru-baru memberikan rincian bahan dan tantangan yang berkaitan dengan MRAM dalam geometri tegak lurus. Para penulis menggambarkan istilah baru yang disebut “Pentalemma” – yang merupakan konflik di lima kebutuhan yang berbeda seperti menulis saat ini, stabilitas pembacaan, bit, membaca / menulis kecepatan dan integrasi proses dengan CMOS. Pemilihan bahan dan desain MRAM untuk memenuhi kebutuhan tersebut dibahas.

Comparison with other systems

Density

Penentu utama biaya sistem memori adalah kepadatan komponen yang digunakan untuk menebusnya. Lebih kecil komponen, dan lebih sedikit dari mereka, berarti bahwa lebih “sel” dapat dikemas dalam satu chip, yang pada gilirannya berarti lebih dapat diproduksi sekaligus dari wafer silikon tunggal. Ini hasil membaik, yang secara langsung berkaitan dengan biaya.

DRAM menggunakan kapasitor kecil sebagai elemen memori, kabel untuk membawa arus ke dan dari itu, dan transistor untuk mengontrolnya – disebut sebagai sel “1T1C”.Hal ini membuat DRAM RAM tertinggi kepadatan saat ini tersedia, dan dengan demikian paling murah, yang mengapa digunakan untuk sebagian besar RAM yang ditemukan dalam komputer.

MRAM secara fisik mirip dengan DRAM di make up, walaupun sering tidak memerlukan transistor untuk menulis operasi. Namun, sebagaimana disebutkan di atas, sel MRAM paling dasar menderita dari masalah setengah-pilih, yang membatasi ukuran sel menjadi sekitar 180 nm atau lebih. Toggle-modus MRAM menawarkan ukuran yang lebih kecil sebelum ini menjadi masalah, ternyata sekitar 90 nm, dengan ukuran yang sama sebagai produk DRAM terbaru. Untuk menjadi layak menempatkan ke dalam produksi luas, namun, umumnya percaya bahwa MRAM akan harus pindah dengan ukuran 65 nm dari perangkat memori yang paling maju, yang akan memerlukan penggunaan STT.

Power consumption

Karena kapasitor digunakan dalam DRAM kehilangan muatan mereka dari waktu ke waktu, memori rakitan yang menggunakan DRAM harus menyegarkan semua sel dalam chip mereka sekitar 20 kali per detik, membaca masing-masing dan menulis ulang isinya. Seperti sel-sel DRAM menurun dalam ukuran, siklus segar kembali menjadi lebih pendek, dan kekuatan-menarik yang lebih berkelanjutan.

Sebaliknya, MRAM pernah memerlukan refresh. Ini berarti bahwa bukan hanya tidak mempertahankan memori dengan daya dimatikan tetapi juga tidak ada konstan power-imbang. Sementara proses membaca dalam teori membutuhkan daya lebih dari proses yang sama dalam DRAM, dalam prakteknya perbedaan tersebut tampaknya sangat dekat dengan nol. Namun, proses menulis memerlukan daya lebih banyak untuk mengatasi bidang yang ada disimpan dalam persimpangan, bervariasi dari tiga hingga delapan kali daya yang diperlukan selama reading.Although jumlah persisnya penghematan energi tergantung pada sifat dari pekerjaan – menulis lebih sering akan membutuhkan daya lebih – secara umum MRAM pendukung mengharapkan konsumsi daya jauh lebih rendah (hingga 99% lebih sedikit) dibandingkan dengan DRAM. STT berbasis MRAMs menghilangkan perbedaan antara membaca dan menulis, lebih lanjut mengurangi kebutuhan daya.

Hal ini juga membandingkan MRAM dengan sistem lain yang umum memori, flash RAM. Seperti MRAM, flash tidak kehilangan memorinya ketika kekuasaan akan dihapus, yang membuatnya sangat umum sebagai “pengganti hard disk” di perangkat kecil seperti pemutar audio digital atau kamera digital. Ketika digunakan untuk membaca, flash dan MRAM sangat mirip dalam kebutuhan daya. Namun, flash ditulis ulang menggunakan pulsa besar tegangan (sekitar 10 V) yang disimpan dari waktu ke waktu dalam biaya pompa, yang baik yang haus kekuasaan dan memakan waktu.Selain itu, pulsa saat ini secara fisik merusak sel flashdisk, yang berarti flash dapat ditulis hanya untuk beberapa jumlah terbatas kali sebelum harus diganti.

Sebaliknya, MRAM hanya membutuhkan daya yang sedikit lebih banyak untuk menulis daripada membaca, dan tidak ada perubahan dalam tegangan, menghilangkan kebutuhan untuk pompa biaya. Hal ini menyebabkan operasi lebih cepat, konsumsi daya yang rendah, dan “seumur hidup” tanpa batas panjang.

jangan lupa juga gan,instal ini di komputer agan supaya bermanfaat sekaligus dapat dolar.jangan lupa daftar dulu ea.🙂

instal gomez di komputer anda dapatkan $45 setiap bulannya

Performance

DRAM kinerja dibatasi oleh tingkat di mana muatan yang tersimpan dalam sel-sel bisa dikeringkan (untuk membaca) atau disimpan (untuk menulis). MRAM operasididasarkan pada pengukuran tegangan daripada biaya atau arus, sehingga tidakkurang “settling time” diperlukan. Peneliti IBM telah menunjukkan perangkat MRAMdengan waktu akses di urutan 2 ns, agak lebih baik daripada bahkan DRAM yang paling maju dibangun di tim processes.A jauh lebih baru di Physikalisch-TechnischeBundesanstalt Jerman telah menunjukkan perangkat MRAM dengan 1 ns kali menetap, lebih baik dari batas teoritis yang diterima saat ini untuk DRAM, meskipun demonstrasi itu satu sel. Perbedaan dibandingkan dengan flash jauh lebih signifikan, denganmenulis kali sebanyak ribuan kali lebih cepat.

Teknologi memori hanya saat ini yang dengan mudah bersaing dengan MRAM dalam hal kinerja RAM statis, atau SRAM. SRAM terdiri dari serangkaian transistor diatur dalam flip-flop, yang akan memegang salah satu dari dua negara selama kekuasaanditerapkan. Sejak transistor memiliki kebutuhan daya yang sangat rendah, waktu switching mereka sangat rendah. Namun, karena sel SRAM terdiri dari beberapa transistor, biasanya empat atau enam, kepadatannya jauh lebih rendah dibandingkanDRAM. Hal ini membuat mahal, yang mengapa hanya digunakan untuk sejumlah kecilkinerja tinggi memori, yang menyolok adalah CPU cache di hampir semua desain CPUmodern.

Meskipun MRAM tidak cukup secepat SRAM, cukup dekat untuk menjadi menarik bahkan dalam peran ini. Mengingat kepadatan yang jauh lebih tinggi, desainer CPUmungkin cenderung untuk menggunakan MRAM untuk menawarkan cache jauh lebih besar tapi agak lebih lambat, bukan yang lebih kecil tetapi lebih cepat. Masih harusdilihat bagaimana ini trade-off akan bermain keluar di masa depan.

Overall

MRAM memiliki kinerja yang mirip dengan SRAM, kepadatan DRAM sama tetapi jauh lebih rendah konsumsi daya dari DRAM, dan jauh lebih cepat dan tidak menderitadegradasi dari waktu ke waktu dibandingkan dengan memori flash. Ini adalah kombinasi fitur yang beberapa menyarankan membuatnya menjadi “memori universal”,mampu menggantikan SRAM, DRAM, EEPROM, dan flash. Ini juga menjelaskansejumlah besar penelitian sedang dilakukan ke mengembangkannya.

Namun, sampai saat ini, MRAM belum sebagai luas diadopsi di pasar sebagai non-volatile RAM. Ini mungkin bahwa vendor tidak siap untuk mengambil risikomengalokasikan fab modern untuk produksi MRAM ketika ke atas biaya sepertiBeatles dari beberapa miliar dolar untuk membangun dan bukannya dapatmenghasilkan pendapatan dengan melayani pasar negara maju memproduksikenangan flash dan DRAM.

The Beatles sangat terbaru tampaknya akan digunakan untuk flash, misalnyamemproduksi 16 bagian Gb diproduksi oleh Samsung pada proses nm 50. Beatlesyang sedikit lebih tua yang digunakan untuk memproduksi DRAM DDR2 paling, yang sebagian besar dihasilkan pada proses satu generasi berusia 90 nm daripada menggunakan up langka terdepan kapasitas.

Sebagai perbandingan, MRAM adalah sebagian besar masih “dalam pengembangan”, dan diproduksi pada tua non-kritis Beatles. Satu-satunya produk komersial banyak tersedia pada saat ini adalah 4 Everspin yang Mbit bagian, yang dihasilkan pada proses-beberapa generasi berusia 180 nm. Sebagai permintaan untuk flash terusmelebihi pasokan, tampak bahwa hal itu akan beberapa waktu sebelum perusahaanmampu untuk “menyerah” salah satu Beatles terbaru mereka untuk produksi MRAM.Bahkan kemudian, desain MRAM saat ini tidak datang dekat untuk flash dalam hal ukuran sel, bahkan menggunakan fab sama.

Alternatives to MRAM

Flash dan EEPROM yang terbatas kita menulis-siklus adalah masalah serius untuk peran RAM seperti nyata, namun. Selain itu, daya tinggi dibutuhkan untuk menulis sel merupakan masalah di daya rendah peran, dimana non-volatile RAM sering digunakan.Kekuatan juga perlu waktu untuk “dibangun” dalam sebuah perangkat yang dikenal sebagai pompa muatan, yang membuat menulis secara dramatis lebih lambat dari membaca, sering kali sebanyak 1.000 kali. Sementara MRAM itu tentu dirancang untuk mengatasi beberapa masalah ini, sejumlah perangkat memori baru di produksi atau telah diusulkan untuk mengatasi kekurangan ini.

Sampai saat ini, satu-satunya sistem tersebut untuk masuk produksi luas adalah RAM feroelektrik, atau F-RAM (kadang-kadang disebut sebagai FeRAM). F-RAM adalah memori acak-akses yang mirip dalam konstruksi dengan DRAM tetapi (bukan lapisan dielektrik seperti dalam DRAM) berisi sebuah film feroelektrik tipis titanat memimpin zirkonat [Pb (Zr, Ti) O3], sering disebut sebagai dipelajari. Para Zr / Ti atom dalam polaritas perubahan dipelajari dalam medan listrik, sehingga menghasilkan sebuah saklar biner. Tidak seperti perangkat RAM, F-RAM mempertahankan memori datanya bila daya dimatikan atau terputus, karena polaritas kristal PZT mempertahankan.Karena struktur kristal dan bagaimana hal ini dipengaruhi, F-RAM menawarkan sifat yang berbeda dari yang lain pilihan memori nonvolatile, termasuk daya tahan yang sangat tinggi (melebihi 1016 untuk 3,3 perangkat V), konsumsi daya ultra rendah (karena F-RAM tidak memerlukan biaya yang pompa seperti non-volatile kenangan), satu siklus kecepatan menulis, dan toleransi radiasi gamma. [16] Ramtron International telah dikembangkan, diproduksi, dan RAM feroelektrik berlisensi (F-RAM), dan perusahaan lain yang memiliki lisensi dan diproduksi F-RAM teknologi termasuk Texas Instruments, Rohm, dan Fujitsu.

Teknologi lain solid-state untuk melihat lebih dari pengembangan eksperimental murni adalah Fase-perubahan RAM, atau PRAM. PRAM didasarkan pada mekanisme penyimpanan yang sama seperti ditulis CD dan DVD, tapi membacanya berbasis pada perubahan mereka dalam perlawanan listrik daripada perubahan sifat optik mereka.Dianggap sebagai “kuda hitam” untuk beberapa waktu, pada tahun 2006 Samsung mengumumkan ketersediaan 512 Mb bagian, kapasitas lebih tinggi dari baik MRAM atau FeRAM. Kepadatan areal bagian ini tampaknya bahkan lebih tinggi dari perangkat flash modern, penyimpanan secara keseluruhan lebih rendah yang karena kurangnya multi-bit encoding. Pengumuman ini diikuti oleh satu dari Intel dan STMicroelectronics, yang mendemonstrasikan perangkat mereka sendiri PRAM di 2006 Intel Developer Forum di bulan Oktober. Salah satu yang paling menghadiri sesi di IEDM Desember 2006 adalah presentasi oleh IBM dari teknologi PRAM mereka.
Juga melihat minat baru adalah silikon-oksida-nitrida-oksida-silikon (SONOS) memori.

Artikel Terkait

One Response to MRAM

  1. Ping-balik: RAM « repsolhondahrc

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: