磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Magnetic RAM;MRAM)新創(chuàng)公司Spin Transfer Technologies (STT)最近開(kāi)發(fā)出MRAM專用技術(shù)，據(jù)說(shuō)能夠以同步提高數(shù)據(jù)保持(retention)與降低電流的方式，加強(qiáng)任何MRAM陣列的性能。

　　
STT技術(shù)長(zhǎng)Mustafa Pinarbasi介紹，該公司開(kāi)發(fā)出的“歲差自旋電流”(Precessional Spin Current;PSC)結(jié)構(gòu)，有望提高M(jìn)RAM的密度和零漏電流的能力。這種新的結(jié)構(gòu)能應(yīng)用于行動(dòng)、數(shù)據(jù)中心CPU、汽車(chē)、儲(chǔ)存、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)與人工智慧等(AI)領(lǐng)域。

　  
這種PSC結(jié)構(gòu)將能夠讓MRAM元件的自旋力矩(spin-torque)效率提高40%至70%。這說(shuō)明它的數(shù)據(jù)保持能力不僅更高，而且功耗還更低。Pinarbasi表示，這些好處可轉(zhuǎn)化為延長(zhǎng)超過(guò)10,000倍的保持時(shí)間，所以，1小時(shí)可延長(zhǎng)至1年以上，而寫(xiě)入電流則減少了。此外，隨著垂直磁穿隧接面(pMTJ)越來(lái)越小，PSC結(jié)構(gòu)的效率將會(huì)更高。Pinarbasi說(shuō)：“我們開(kāi)發(fā)的是一種模組化的結(jié)構(gòu)，它確實(shí)是PMTJ元件的延伸。”。

　　  
                            
 

MRAM新創(chuàng)公司STT表示，其PSC結(jié)構(gòu)能將MRAM元件的自旋力矩效率提高40%～70%

　　
STT業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)資深副總裁Jeff Lewis補(bǔ)充道，“我們最初就將它打造成模組化的設(shè)計(jì)。這說(shuō)明我們能將此PSC結(jié)構(gòu)添加到其他任何的pMTJ中。您可以將它視為現(xiàn)有MRAM設(shè)計(jì)的『渦輪增壓器』。”

　　
Lewis說(shuō)，PSC結(jié)構(gòu)可以被整合于所有MRAM制造商的現(xiàn)有流程中。除了生產(chǎn)STT-MRAM時(shí)原本使用的材料或工具，不用再另行添加，所以，該結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)對(duì)于代工廠帶來(lái)任何復(fù)雜度或成本。

　　
Pinarbasi說(shuō)，PSC結(jié)構(gòu)在工作中有兩種特殊效應(yīng)。一種是靜態(tài)的，另一種則是動(dòng)態(tài)的。因?yàn)殪o電效應(yīng)能夠大量提高元件的數(shù)據(jù)保持能力。

　　
而動(dòng)態(tài)效應(yīng)則能從0切換到1，反之亦然，而且這很重要，因?yàn)殪o態(tài)保持能力和電流之間始終存在相關(guān)性。Pinarbasi說(shuō)：“如今，我們已經(jīng)將這兩種效應(yīng)分開(kāi)來(lái)了，可以在獨(dú)立提高數(shù)據(jù)保持的同時(shí)也降低電流。”

　　
雖然PSC結(jié)構(gòu)能讓STT-MRAM解決SRAM的尺寸和成本缺點(diǎn)，以及DRAM的揮發(fā)性和功耗復(fù)雜度，但Pinarbasi說(shuō)，STT并不僅僅將基于PSC結(jié)構(gòu)的MRAM視為取代現(xiàn)有存儲(chǔ)器的技術(shù)，還打算將它用于物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)和人工智慧帶來(lái)的綠地機(jī)會(huì)。

　　  
                                
 

PSC結(jié)構(gòu)為特定電流提供了顯著的速度增益。在125μA時(shí)，PSC的速度低于4ns，而使用4Kbit晶片和40nm元件尺寸時(shí)，pMTJ的速度還不到30ns

　　
市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Coughlin Associates資深分析師兼創(chuàng)辦人Thomas Coughlin預(yù)計(jì)，未來(lái)將會(huì)出現(xiàn)針對(duì)MRAM發(fā)展的原生市場(chǎng)，特別是嵌入式應(yīng)用，而且還取代了裝置內(nèi)部采用SRAM或不同的存儲(chǔ)器快取的位置。Coughlin說(shuō)，“因?yàn)檫@些元件及其非揮發(fā)性存儲(chǔ)器功能，很快地，市占率將會(huì)出現(xiàn)一些變化，同時(shí)帶來(lái)新的市場(chǎng)發(fā)展。”

　　
雖然MRAM確定將在存儲(chǔ)器元件的未來(lái)發(fā)揮重要作用，但他說(shuō)目前還處于發(fā)展的早期階段， MRAM主要仍然用于利基型應(yīng)用中。至于STT開(kāi)發(fā)的PSC結(jié)構(gòu)將在這個(gè)市場(chǎng)上扮演多么重要的角色，還有待時(shí)間的證明。Coughlin說(shuō)：“打造更精巧的結(jié)構(gòu)確實(shí)有其價(jià)值，它比傳統(tǒng)的MRAM產(chǎn)品更有利于進(jìn)一步擴(kuò)展。但你必須重新審視，仔細(xì)看看它實(shí)際上如何運(yùn)作。”

　　
Coughlin預(yù)計(jì)，明年將會(huì)有許多的MRAM產(chǎn)品上市，特別是隨著代工廠和主要半導(dǎo)體公司量產(chǎn)，將更加著重于嵌入式市場(chǎng)。“人們將會(huì)尋求差異化，而這將有助于其找到一些方法，以減輕其投入產(chǎn)品差異化的技術(shù)與資源。”

　　
展望未來(lái)五年，Coughlin表示，MRAM將會(huì)是一個(gè)更大的利基市場(chǎng)。他說(shuō)：“許多商用產(chǎn)品甚至在那之后的一、年內(nèi)都還無(wú)法到位或投入使用。



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