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中国排名第三的单片机芯片MRAM技术—专注电子产品开发

更新时间: 2019-03-22
阅读量:3477

深圳单片机开发方案公司金沙js5线路推出的单片机芯片采用的是RAM村相互技术,专注电子产品开发单片机方案的金沙js5线路分享与传统的RAM技术不同的MRAM技术。MRAM不以电荷或电流存储数据,而是由磁性隧道结MTJ (Magnetic tunnel junction)磁性存储数据。原理性的MTJ有三层结构,包括两个铁磁性板和一个将它们分开的磁通道隔离层 (Magnetic tunnel barrier,)组成,其中一层铁磁性板是固定磁化的永磁体 (fixed layer或pinned layer, 即固定层); 另一层铁磁性板的是自由磁化即可以改变磁化 (free layer或storage layer, 即自由层)以存储数据。

现已有多种MTJ结构,见图1:

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  1.   MRAM读取数据技术基本相同:

    MRAM中铁磁性板具有相同的磁化方向时MTJ处于低电阻状态,视为“0”,而相反的磁化方向时MTJ处于高电阻状态,视为“1”。通过测量MTJ的电阻来实现读取数据。通过向MTJ连在其漏极上的晶体管提供电流,电流从电源线通过MTJ切换地,通过测量所得到的电流,可以确定阻值高低,而确定所读数据是“0还是1”,从而完成读取。

    2.  MRAM写入技术种类较多:

    MRAM工作原理是磁阻效应,由此衍生出不同数据写入方式。

    2.1  磁写入:应激磁场翻转自由层的

    磁写入是经典的第一代MRAM,最基本的存储单元是 (TOGGLE CELL),如下图所示,一个TOGGLE CELL包括: MTJ、漏极和MTJ固定层间接互连的晶体管、与MTJ自由层耦合的220位线BL (bit line)、与晶体管源极互连的230数位线 (digit line)、和240字线 (word line)。


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2.2  电写入 (自旋写入):自旋极化电子注入翻转自由层

自旋写入是第二代MRAM,也是现在主流的NVM技术。主要是自旋力矩转移MRAM (STT-MRAM)。写入时,流经MTJ自身的电流脉冲来完成自由层磁化的切换。技术原理是:由自旋极化隧道电流 (spin polarized tunneling current)携带的角动量 (angular momentum)引起自由层的反转,自由层的磁化 (与固定层平行或相反)由电流脉冲的极性确定。如下图所示,一个最基本的STT-MRAM存储CELL包括305MTJ、与MTJ自由层互连的位线320、漏区连接在MTJ固定层的晶体管310、位于晶体管栅极附近的字线330、以及连接在晶体管源区的源线340 (source line)。

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磁阻式随机存取内存 ( MRAM)从1990年开始发展,MRAM是一种非挥发性内存NVM技术,拥护者认为,MRAM技术速度接近SRAM,具有快闪存储器的非挥发性,容量密度及使用寿命不输DRAM,平均能耗远低于DRAM,有望成为真正的通用型内存 (Universal memory)。

深圳单片机开发方案公司金沙js5线路认为市场是多样性的,虽然金沙js5线路推出的单片机芯片是传统的的RAM系列单片机,但是也关注MRAM存储技术。


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