從2006年第一塊商用產(chǎn)品問(wèn)世以來(lái)，憑借高可靠性、快速讀寫、非易失性等諸多優(yōu)勢(shì)，MRAM(磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器)這種創(chuàng)新的存儲(chǔ)技術(shù)受到了高度關(guān)注。短短幾年時(shí)間，MRAM已被從計(jì)算機(jī)、工控，到能源管理等眾多行業(yè)采用。隨著存儲(chǔ)密度的不斷提高，以Everspin公司新推出的16Mb MRAM系列為例，這一容量的MRAM已可取代用于CPU緩存的“SRAM+電池”的解決方案。

Everspin公司于2008年6月從飛思卡爾半導(dǎo)體獨(dú)立出來(lái)，是目前市場(chǎng)上唯一一家能夠提供商用MRAM產(chǎn)品的公司，其廣泛的MRAM產(chǎn)品容量從256Kb到16Mb，支持并行和串行接口，具備商業(yè)級(jí)、工業(yè)級(jí)，以及延伸溫度極可選。

Everspin的專利MRAM技術(shù)是以可沉積在標(biāo)準(zhǔn)邏輯制程上的磁性隧道結(jié) (MTJ)儲(chǔ)存單元為基礎(chǔ)，如下圖所示。當(dāng)自由層(free layer)被施予和固定層(fixed layer)相同方向的極化時(shí)，MTJ的隧道結(jié)(tunnel barrier)便會(huì)顯現(xiàn)出低電阻特性。而當(dāng)自由層被施予反方向的極化時(shí)，MTJ便會(huì)有高電阻。此磁阻效應(yīng)可使MRAM不需改變內(nèi)存狀態(tài)，便能快速讀取數(shù)據(jù)。

當(dāng)流經(jīng)兩金屬線的電流足以切換MTJ的磁場(chǎng)時(shí)，在兩金屬線交點(diǎn)的MTJ就會(huì)被極化(寫入)，如下圖所示。MRAM的原理說(shuō)來(lái)簡(jiǎn)單，但能夠以微弱電流將自由層翻轉(zhuǎn)絕非易事。
 

Everspin公司首席運(yùn)營(yíng)官Saied Tehrani博士從1995年開始一直主導(dǎo)MRAM的研發(fā)進(jìn)程，基于在MRAM技術(shù)開發(fā)的成就，Tehrani博士還獲得了IEEE Dan Noble獎(jiǎng)項(xiàng)。

 
Everspin公司首席運(yùn)營(yíng)官Saied Tehrani博士

據(jù)Tehrani博士介紹，MTJ儲(chǔ)存單元的優(yōu)點(diǎn)之一是其采用的磁性極化的方式與傳統(tǒng)的電荷存儲(chǔ)方式不同，有效避免了電荷漏電的問(wèn)題，從而保證數(shù)據(jù)能夠在寬廣的溫度范圍內(nèi)被長(zhǎng)期保存。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，兩個(gè)狀態(tài)間的磁性極化切換不會(huì)涉及到實(shí)際的電子或原子移動(dòng)，因此不會(huì)有耗損機(jī)制的存在。

不久前，恒憶正式推出全新系列相變存儲(chǔ)器（PRAM），它們具有更高的寫入性能、耐寫次數(shù)和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易性，適用于固線和無(wú)線通信設(shè)備、消費(fèi)電子、PC和其他嵌入式應(yīng)用設(shè)備。

和同樣備受關(guān)注的相變存儲(chǔ)器、鐵電存儲(chǔ)器（FRAM）相比，MRAM有什么特色呢？

Tehrani博士表示，在上述三種存儲(chǔ)器中，MRAM的讀寫速度最快，媲美DRAM和SRAM，所以特別適合服務(wù)器和陣列儲(chǔ)存用的RAID。采用MRAM方案，關(guān)鍵數(shù)據(jù)寫入日志和高速緩存不但能以SRAM速度進(jìn)行更新，同時(shí)在斷電期間仍能保存數(shù)據(jù)。相對(duì)和言，PRAM的速度略低但容量更大，目標(biāo)應(yīng)用與現(xiàn)有的NOR閃存相同。而和FRAM相比，MRAM在讀寫速度和容量上略勝一籌。不過(guò)，由于進(jìn)入市場(chǎng)更早，F(xiàn)RAM在中國(guó)的智能電表等市場(chǎng)中已經(jīng)搶占了先機(jī)。

問(wèn)及MRAM產(chǎn)品的未來(lái)，Tehrani博士對(duì)“以MRAM取代DRAM”滿懷信心。他表示，如果成本具有競(jìng)爭(zhēng)力，MRAM的容量超過(guò)256Mb，我們就可以期待這種新型存儲(chǔ)器取代DRAM。