磁阻式隨機儲存器MRAM基本原理

MRAM與傳統的隨機儲存器的區別在於MRAM的資訊攜帶者是磁性隧道結(MTJ ),而後者則是電荷。每一個磁性隧道結包含一個固定層和一個自由層。固定層的磁化方向被固定了,而自由層的磁化方向可以由旋轉力矩改變。當兩層的磁化方向一致時,磁性隧道結的電阻最低,其狀態為“0”;反之,則磁性隧道結的電阻最高,其狀態為“1”
 
最常用的MRAM單元的結構是由一個NMOS電晶體和一個MTJ(作為記憶元件)組成。MTJ與NMOS順序連線。NMOS電晶體由字線訊號控制,讀取資料時,NMOS開啟，位線和源線間加一小的電壓差,使電流流過MTJ ,其大小由MTJ的狀態決定。讀出放大器將該電流與參考電流比較，判斷 單元裡儲存的資料是“O”還是“1”。寫入資料時,若寫入“O”，則在位線和源線之間加一個較大的正電壓;若寫入“1”,則加負電壓。使MTJ翻轉的最小電流稱為閾值電流,與隧道勢壘層材料、寫入持續時間和MTJ的幾何結構等因素有關。傳統快取記憶體結構,由H-tree連線起來,其行列數目和尺寸可以使用CACTI工具來進行最佳化。