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再等等,你就可以用上MRAM牌万能内存

内存厂商都想打造一种兼具SRAM的快速、闪存的高密度以及ROM般低成本等各种优势的非挥发性内存。如今,透过MRAM,可望解决开发这种“万能”内存的问题…

内存产业中的每一家厂商都想打造一种兼具静态随机存取内存(SRAM)的快速、闪存的高密度以及如同只读存储器(ROM)般低成本等各种优势的非挥发性内存。如今,透过磁阻随机存取内存(MRAM),可望解决开发这种“万能”内存(可取代各种内存)的问题。

遗憾的是,实际让非挥发性MRAM的速度更快、密度更高且更便宜(MRAM制造商的承诺)的优化步骤,似乎总是还得再等三年之久。如今,荷兰爱因霍芬科技大学(Eindhoven University of Technology;TU/e)的研究人员宣称发现一种可让MRAM克服速度快、密度与成本问题的全新制造方法,称为“自旋霍尔效应与交换偏置反转零磁场磁化”(field-free magnetization reversal by spin-Hall effect and exchange bias),或简称“弯曲电流”(current bending)。

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以低电流脉冲弯曲电子,可快速切换磁位,从而实现正确的自旋;同时,特殊的抗铁磁材料更降低了制造成本(来源:Arno van den Brink)

“随着磁位的尺寸缩小,写入磁位所需的电流密度已经变得过高了,”以TU/e教授Henk Swagten为主导的研究人员表示,“藉由垂直连接磁化层与抗铁磁材料,可望打造出一种沿电流方向的平面交换偏置(EB);我们证实了只需利用由此EB导致的原生平面磁场,可实现一种自旋霍尔效应驱动的磁化反转。”简这之,就是所谓的“弯曲”电流,似乎就能解决非挥发性MRAM的速度、密度与成本问题。

如果你十分熟悉MRAM,那么你应该知道他们在电子向上或向下自旋时储存0与1,而不是经由电流差扰穿隧阻障层来累积或耗散电荷,因而得以“自旋霍尔效应”在本质上实现优化的节能效果。不过,这仍然需要以电子铁磁材料执行自旋编码,才能翻转磁位。因此,Swagten的研究团队使用微量的电流脉冲,翻转每一磁位使其自旋——即“弯曲电流”,使其不仅更具能效,还能够像摩尔定律(Moore's Law)般地扩展。
20160318-MRAM-2研究人员用于为MRAM表征快速、高密度与低成本特性的实验芯片(来源:Arno van den Brink)

根据研究团队表示,这项技术本身也十分快速,但仍然必须在成本方面实现优化。研究人员们宣称,在位单元顶部采用低成本的抗铁磁料封盖,有效地“冻结”其磁场,可望解决最后一项问题,达到快速、高密度与低成本的目标。

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R.Colin Johnson
EETimes前瞻技术编辑。R. Colin Johnson自1986年以来一直担任EE Times的技术编辑,负责下一代电子技术。 他是《Cognizers – Neural Networks and Machines that Think》一书的作者,是SlashDot.Org的综合编辑,并且是他还因对先进技术和国际问题的报道,获得了“Kyoto Prize Journalism Fellow”的荣誉。
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