MRAM即磁阻式隨機訪問儲存器的簡稱。經過10多年不間斷的研發，全球第一款正式量產並供貨的晶片型號為MR2A16A，它採用44腳的TSOP封裝，容量為4M位元。它採用一個3.3V的單電源供電，可以以高達28.5MHz的頻率進行讀/寫操作。

在當今的電子裝置中有各種各樣的儲存器件，包括SRAM、DRAM、快閃記憶體以及硬碟等。不同的儲存器件有不同的特性，它們在使用壽命、讀寫速度、儲存容量/密度以及使用方式和價格等各方面都存在很大的差異，是無法互相替代的。所以在一個裝置中經常有多種儲存器件存在。目前還沒有一種儲存技術能取代所有這些儲存器件，成為一種通用的儲存器。但MRAM的出現改變了這種狀況，MRAM整合了的高速讀寫效能與快閃記憶體儲存器的非易失性，它可以作為一個單一的儲存器件，用於既需要快速且大量儲存資料，又需要斷電後保持資料，並可快速恢復的系統中。

圖1.MRAM儲存單元的結構

MRAM之所以具有這樣的效能，是由於與傳統的RAM不同，它是靠磁場極化的形式，而不是靠電荷的形式來儲存資料的。MRAM的儲存單元的結構如圖2所示，它由三個層面構成，最上面的成為自由層，中間的是隧道柵層，下面的是固定層。自由層的磁場極化方向是可以改變的，而固定層的磁場方向固定不變。當自由層與固定層的磁場方向平行時，儲存單元呈現低電阻;當磁場方向相反時，呈現高電阻。MRAM透過檢測儲存單元電阻的高低，來判斷所儲存的資料是0還是1。

圖2更加清楚地展示了MRAM儲存單元的結構和讀寫方法。圖中下方左側是一個電晶體，當它導通時，電流可流過儲存單元MTJ(磁性隧道結)，透過與參考值進行比較，判斷儲存單元阻值的高低，從而讀出所儲存的資料。當電晶體關斷時，電流可流過程式設計線1和程式設計線2(圖中WriteLine和WriteLine2)，在它們所產生的程式設計磁場的共同作用下，使自由層的磁場方向發生改變，從而完成程式設計的操作。

圖2.MRAM的儲存單元結構即讀/寫模式

實現MRAM可靠儲存的一個主要障礙是較高的位干擾率。對目標儲存單元進行程式設計時，非目標單元中的自由層可能會被誤程式設計。目前Everspin研究人員已經成功解決了此問題。寫入線1和寫入線2上的脈衝電流產生旋轉磁場，只有它們共同作用的單元才會發生磁化極性的改變，從而不會干擾相同行或列的其它位單元。

要進一步隔離非目標單元，使其不受干擾，Everspin還使用鍍層包裹內部銅線的三個側面。此鍍層將磁場強度引向並集中到目標單元。這使得可以使用低得多的電流進行程式設計，並隔離磁場周邊的通常會遭到干擾的單元。

大批次生產裝置的另一個難題是由於極薄的A10x隧道結。A10x結厚度上的微小變化都會導致位單元電阻的很大改變。Everspin也解決了這一問題，從而實現了在整個晶圓表面上以及整個批次上，都能產生一致的隧道結。

Everspin還透過增加兩個附加層來改進固定磁性層。在固定層下面增加了一層釘(Ru)。在Ru層下面又增加了另一個稱為牽制層(pinninglayer)的磁性層。固定層和牽制層的極性相反，將會引起很強的耦合，使固定層的極性保持鎖定，因此不會在程式設計操作過程中引起誤反轉。

集各種儲存器優異效能於一身的MRAM

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