Упрощенная структура ячейки MRAM памяти

Своей конструкцией ячейка памяти MRAM похожа на ячейку DRAM, хотя иногда в ней не используется транзистор для записи информации. Однако как упоминалось выше, память MRAM испытывает проблему полувыбора, из-за которой размер ячейки при использовании обычной технологии MRAM ограничен размером 180 нм и более. Используя технологию MRAM с переключением режимов можно достичь гораздо меньшего размера ячейки до того как эффект полувыбора станет проблемой — по видимому около 90 нм. Большинство современных микросхем DRAM памяти имеют такой же размер ячейки. Хотя это достаточно хорошие характеристики для внедрения в производство, есть перспективы в достижении магниторезистивной памятью размеров 65 нм, аналогично самым передовым устройствам памяти, для этого требуются использовать технологию STT. 

Энергопотребление 

В отличие от DRAM, память MRAM не требует постоянного обновления. Это значит не только то, что память сохраняет записанную в нее информацию при отключенном питании, но и  то что при отсутствии операций чтения или записи, энергия вообще не потребляется. Хотя теоретически при чтении информации память MRAM должна потреблять больше энергии, чем DRAM, на практике энергоёмкость чтения у них почти одинаковая. Тем  не менее, процесс записи требует  от трех до восьми раз больше энергии  чем при чтении, эта энергия  расходуется на изменение магнитного поля.

Можно сравнить магниторезистивную память с еще одним конкурирующим  типом памяти, с флэш-памятью. Как  и магнито-резистивная память, флэш-память является энергонезависимой, она не теряет информацию при отключении питания, что делает её очень удобной для замены жёстких дисков в портативных устройствах, таких как MP3-плееры или цифровые камеры. При чтении информации, флэш-память и MRAM имеют схожее энергопотреблении. Однако для записи информации в микросхемах флэш-памяти, необходим мощный импульс напряжения (около 10 В), который накапливается определенное время в накачке заряда, для этого требуется много энергии и времени. Кроме этого импульс тока физически разрушает ячейки памяти, и информация в флэш-память может быть записана ограниченное число раз, прежде чем ячейка памяти выйдет из строя.

В отличие от флэш-памяти, микросхемам MRAM требуется энергии  для записи ненамного больше, чем  для чтения. Не надо увеличивать  напряжение, не требуется накачка  заряда. Это ведёт к более быстрым  операциям, меньшему энергопотреблению, и к отсутствию ограниченого срока службы. Предполагается что, флэш-память будет первым типом микросхем памяти, который будет со временем заменён MRAM. 

Быстродействие 

Быстродействие памяти типа DRAM ограничено скоростью, с которой  заряд, хранящийся в ячейках, может  быть слит (для чтения) или накоплен (для записи). Работа MRAM основана на измерении напряжений, что предпочтительнее, чем работа с токами, так как  требуется меньше времени на переходные процессы. Исследователи IBM продемонстрировали устройства MRAM с временем доступа порядка 2 нс, заметно лучше чем даже самые продвинутые DRAM построенные на самых новых технологических процессах. Преимущества по сравнению с Flash памятью более значительные, время чтения у них похожее, но время записи в тысячи раз меньше. 

Применение MRAM 

Предполагается использовать память MRAM в таких устройствах  как: 

Аэрокосмические и  военные системы

Цифровые фотоаппараты

Ноутбуки

Смарт карты

Мобильные телефоны

Сотовые базовые  станции

Персональные компьютеры

Для замены SRAM с питанием от аккумуляторной батареи

Специальные устройства для регистрации данных (чёрные ящики) 

Исследования по технологии MRAM продолжаются, и их цель — дальнейшее совершенствование  структуры ячейки памяти и процессов  производства. А совершенствовать есть что: большая потребляемая мощность — одни из главных недостатков  данной технологии. 

Источники: wikipedia.org, compitech.ru, vsezhelezo.com