一段时间后我们将简要地看一看MRAM技术,主要从的角度来看它与弗拉姆号对比,关于一个MRAM-based触发器触发特定的纸。这是一个不同寻常的实现MRAM的概念发生提供一个快速技术对比,但并没有真正得到的核心与MRAM是怎么回事。所以我们要更深入的希望旋转技术最终意义超过技术导致我的头旋转。自己擅长的东西。
首先,让我们回顾一下甚至为什么这很重要。MRAM有可能挑战sram,达利克和各种象闪技术。希望它是快,便宜,和非易失性,无限的耐力。它可以用于独立的记忆或嵌入式记忆soc。MRAM的承诺吸引了各种各样的参与者在过去的十年里,但它是更长的时间比许多人希望的实现,导致一些公司退、停止发展。
但仍在继续工作,几个口味的MRAM存在,无论是在生产或研究(或之间)。理解不同要求我们回到一些更舒适的基本面和离开IC的概念。切记,这是一个的研究领域;有这方面的技术还没有完全用物理模型来解释,因此人们更聪明比我还摸不着头脑。这让我感觉更好。一些。
磁性材料的许多表现
当我长大时,磁性很简单。一些材料(铁);一些没有。事实上,大多数没有。磁性材料可以被磁化;非磁性材料无法。不错,干净,简单的世界。
嗯,事实证明材料并不是那么简单。“磁”类别中的几种变体。最常见的或熟悉的被称为“铁磁更准确。“在铁磁材料,可以永久对齐所有原子域通过应用外部磁场。换句话说,你基本的磁铁。
但也有一些被称为“反铁磁性。“在这种情况下,原子行替代他们的磁极性。在大局,因为两个极性发生在相同的数字(正负一行)具有相同的强度,没有净磁的材质。但对边缘,铁磁材料能感觉到的效果最接近排原子在一个反铁磁性的材料。这只发生在非常短的距离,不过,话又说回来,我们整个讨论处理几纳米的维度——我们说的原子尺度。这种能力来检测边缘的一种反铁磁性的材料将进一步证明有用。
出于完整性的考虑,也有在铁磁性和反铁磁性的——“亚铁磁性之间的东西。“这就像是反铁磁性的,除了其中一个交变磁场的方向是比另一个,所以材料展览以来略有净场没有完全取消。
所有这些材料有一些温度高于他们不再…任何类型的磁性。在这一点上他们成为“顺”,也就是说,当他们仍然可能出现一些弱响应外部领域,他们不能持有该字段;从本质上讲,所有的清洁、稳定排列的原子晶格消失。
你读我吗?
现在我们有不同种类的磁性物质在我们的皮带,我们来到临界现象,使所有的工作。事实证明,这里事情开始转向奇怪的领域,量子是不会做的事情——电子自旋,可以向上或向下。这给电子磁极性。事实上,居民这一领域目前的电子划分为两个“渠道”:一个旋转,一个旋转。
这意味着电流可以被磁铁两极分化。一个电流通过一个旋转的磁铁会让电子更容易比自旋相反的电子。确切的机制在起作用似乎持续研究的主题,根据材料(偏电子呢?再极化电子,削弱能量?不同的质量取决于有效的电子年代式或pd式吗?嗨!有人给我一这里!)。但底线是:如果你运行电子通过一个磁铁,你将极化电流;也就是说,一个频道将流经更容易比其他渠道。如果你然后运行极化电流的第二个磁铁一样的排列第一,简单的渠道仍将很容易流动,而硬通道仍然很难。但是如果你运行极化电流通过第二个oppositely-aligned磁铁,现在简单的通道是什么使生活困难。
让我们看看一遍:运行相同的电流通过两个磁铁定位螺丝的两个渠道;运行电流通过两个磁铁的相对定位螺丝渠道(“螺丝”是一个半近似,我可以用我的头)。两个渠道搞砸了创造更多的阻力不仅仅是一个频道搞砸了。因此,整个过程的阻力是当磁铁counter-aligned更高。
因为相对于层电子的自旋导致当前压制(松散发言),这种结构称为“自旋阀。“电阻的差异可以在数万百分比范围,这第一个发现者,是巨大的。这种现象被称为巨磁阻效应,或巨磁阻GMR。认真对待。
说句题外话,某些材料被发现有类似的,但不同的效应,电阻的差别是几个数量级。这是更加巨大。鉴于“巨型”已经采取了,他们需要一个更大的词,所以这种效应被称为“巨大的磁阻效应”或CMR。我不是胡编乱造。还没有任何物理模型占CMR;出路在杂草。这就是我们将离开它。
一个艰难的细胞
回到只是巨大的世界,我们有两个不同的电阻取决于相互对齐的磁铁,所以我们有一种存储1和0,如果我们可以控制。建立这个细胞,我们开始与一个磁铁固定极性——所谓的“固定”或“参考”层,让其他磁铁可调——所谓的“免费”层。这都是建立在所谓的“nano-pillar,”一堆材料主要由这两个铁磁层几纳米厚,隔着一层我们会讲到。研究男人做事情喜欢玩支柱形状和限制电流工程师领域的性质,但在我们的——好吧,我的头。
为了帮助稳定固定层、一层反铁磁性的放下面。层不是磁本身,而是在边缘,如果你还记得,边界层的确有一个小磁场影响铁电层接触,这有助于固定字段“偏见”。现在我们的堆栈由,从底部到顶部,反铁磁性的层,固定铁磁层,我们还没有讨论的层,和自由铁磁层。还有其他的覆盖层等,但这些只是帮助处理等小事可制造性或可靠性;我们不会担心这些。具体的材料用于这些栈也留给读者作为练习。
现在我们有了这个垂直堆栈的材料,并通过电流和感应电阻,我们可以确定堆栈极化为1或0。也就是说,我们可以阅读的内容。
有一个细节我一直避免:我们有两个铁磁层,一个钉,一个免费的,分开了…。最早实现有金属;整个堆栈是那么简单的一个复杂的线。当你看到一个泛型引用GMR技术,这可能是它指的是什么。在现代磁盘驱动器是很常用的。但所涉及的电流很高,远远高于我们的SoC或硅内存的实现。
non-disk-platter使用,而不是金属夹层之间的磁铁,可以使用薄的绝缘子,当前隧道通过绝缘体。这使得当前降至可控水平。这样的配置被称为隧道磁电阻(咯)。这个名字咯通常是用作GMR相比,但是,事实上,利用巨磁电阻现象。它只是磁铁之间的问题:导体或绝缘体。
这个隧道元素被称为“磁隧道结”,或MTJ。它也有一个磁盘驱动器中的地位:一个MTJ用于读头。但是是一回事一MTJ读头;很另一个十亿年或两个芯片上。MRAM技术工作的挑战是创建一个可写的大阵,可读mtj可以可靠地生产。
写当你得到工作
这给我们带来了最后的临界点:你如何切换的极性层有空吗?问,你怎么写的细胞?我们将关注自相关的ICs咯。虽然有许多有趣的几何图形创建磁场(其中一个是之前提到的文章),有两个标准的自由层切换方式,其中之一就是证明在生产和其中之一仍然是研究的主题。
证明的切换方式自由磁铁是数组的电线交叉上面每个MTJ(下面或周围)。每个垂直nano-pillar可以通过选择正确的行和列来解决电线和电流通过。电流通过导线周围产生磁场。如果每个穿越电线的电流超过一半的需要切换磁铁,然后只在上面点所需的nano-pillar,在叉线,将他们的田地结合成一个整体磁场足够大翻转自由层。这被称为磁场诱导磁性开关(鳍)因为你使用生成的字段做交换。
选择切换技术使用的方案,而异国的名称过于热衷spin-torque转移(STT)。而不是通过切换当前水平行和列的网格中电线,开关发生通过当前运行垂直穿过细胞本身。我们的想法是,通过运行足够的极化电流,可以转移电子的自转力矩通过自由层,其磁极翻转。总值可能是一个简化,一些magnetician可能现在起伏,但在本质上发生了什么。这是有时被称为current-induced磁性开关,或CIMS与鱼翅,尽管STT省更为普遍。
STT就是每个人都在寻找在长远来看,似乎并不准备黄金时间;估计真正的适于生产的材料从2010年到2012年不等。解决的问题包括这些显而易见的事情减少当前所需的编程和加快编程等微妙的东西通过减少数量的旋进或摆动磁矩做切换后才安定下来。我将使自己的头停止摆动一段时间还在试图潜水更深。
坐下来,我没有叫你
所有的这些都是理论上不错,但生活——特别是在量子世界不清洁或精确。例如,不是所有的细胞都需要完全相同的字段来开关。所以你需要提供足够的领域,以确保固执的将翻转,但是这意味着你可能会不小心让你不想写一些简单的细胞。打扰的利润率一直第一代MRAM的问题。
巴里霍伯曼指出,负责业务开发的磨粉技术,有三个关键方面,必须对这个管理技术真的很有用:稳定性、选择性和可伸缩性。每个细胞都必须相对不受干扰,可能会诱导时开关状态不应该;你需要睡晚上知道当您选择一个细胞来写,只写那个细胞;你想有一个细胞,可用于一个可伸缩的数组,可以与未来扩展技术。
的关键之一,所有这些归结为是确保只有正确的磁铁翻转。是多么容易得到一个磁铁翻转被称为“矫顽力。“你想低矫顽力阅读所以不会骗翻转时不应该,但高矫顽力写作时,如果你想写的细胞。的稳定性和选择性鱼翅或STT可以提高使用thermally-assisted切换(助教),也称为Magneto-Thermal MRAM。这利用铁磁材料可以设计有一个特定的“阻塞温度”,矫顽力显著变化。阻塞温度以下,矫顽力低;阻塞温度以上,矫顽力很高。
这意味着,如果工程师正确的材料,你可以有健壮的、坚硬如岩石的细胞在操作温度下,但更柔和、更柔软细胞在某些温度较高。您可以使用当前裂解炉细胞,阻止温度可以放置安全操作水平之上,但足够低,因此它不需要一个巨大的加热电流;番红花是针对150°C左右。
鱼类细胞,它使用行/列线,您可以添加一个选择晶体管MTJ和写作时拉电流。选中的单元格会加热,减少所需的字段写,从而减少当前需要的行和列的电线。没有细胞将受保护的两种方式:他们不是被加热,所以他们的矫顽力低,甚至一个较小的领域让意外翻转的可能性。
虽然这显然有助于稳定和选择性,它还有助于扩展过程。流浪字段会变得更和更先进的流程节点的问题;一种更健壮的细胞,让更少的问题。此外,各种二阶电流密度开始出现相关的可靠性问题;他们是减轻由于较低的电流。
助教理论上也可以用于风场,已经有了一个可选择的电流通过写作的特定目的。不清楚,任何的工作已经完成,但是,因为大多数努力致力于STT机制工作第一。
上是谁?
所以,总的来说,我们有两种技术:鱼翅和STT / CIMS,助教可以在任何一个的方。谁在做什么,这个东西?公共信息的扫描和解码显示:
NVE其技术授权给摩托罗拉、霍尼韦尔和柏树(不再做MRAM)。
飞思卡尔一直在出售鱼翅MRAM根据摩托罗拉的技术许可和修改了NVE;它剥离这个活动到一个单独的公司Everspin。他们也致力于STT MRAM。
霍尼韦尔有一个抗辐射从NVE MRAM许可。
番红花属鱼翅+助教是一个创业公司工作,长期从事STT技术。
检测结果已开发和使用美国国防部高级研究计划局STT技术许可,海力士,瑞萨。
瑞萨许可技术从2005年的检测结果;设备预计未来两年内商业化。
海力士宣布2008年4月,他们授权检测结果的技术。6月他们还宣布与三星合作STT MRAM和其他技术。
同时正在III-V半导体MRAM mil /航空应用程序。
自旋转移技术成立了联合开发STT MRAM思想和纽约大学。
北极光卖的东西他们叫EMRAM(或eEMRAM当嵌入)。很难说从他们的信息是否这个MRAM是一样的,因为他们不讨论技术细节在他们的网站上。
有很多其他公司到处出现在文献中,IBM与英飞凌,英特尔公司和索尼——但是没有最近的新闻,和搜索的结果MRAM收益率在他们的网站上没有产品信息(或一无所有)。
现在你明白了吧:旋风之旅MRAM技术和转移电子磁学的世界的世界。如果这些东西真的能兑现诺言,soc的体系结构可以显著想象为旧的SRAM呈现/ NV-ROM模型过时了。
在极限情况下,它可以挑战DRAM,生活正在变得越来越困难,因为其电容器达到天空。但这是另一篇文章的一个故事。
*如果你检查材料,有论文引用,没有解释,所谓“Py”,这是令人惊讶的是很难追踪。它的“坡莫合金。“你是受欢迎的。
一般链接:MRAM信息
