MRAM: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud 26 baiti ,  7 aasta eest
keelelist toimetamist
PResümee puudub
(keelelist toimetamist)
{{keeletoimeta}}
{{Mälu tüübid}}
'''MRAM''' ehk '''magnettakistuslik RAM''', on [[muutmälu|RAM]] mida on arendatud alatest 1990ndatest. MRAM salvestab andmebitte kasutades magnetlaenguid. Tüüpilised mälud nagu näiteks [[DRAM]] kasutab info salvestamiseks elektrilaenguid. Kuigi hetkel ei kasutata MRAM mälusid veel väga laialdaselt, usuvad tehnoloogia pooldajad, et kord saabub päev mil MRAM saab standardiks igal pool tänu oma paljudele eelistele.
 
==[[:en:MRAM#Description|Kirjeldus]]==
 
Erinevalt tavalisest ramRAM tehnoloogiast, ei salvesta MRAM mälu andmeid elektrilaengute abil, vaid kasutab magnetlaenguid. Lihtsaim MRAMi konfiguratsioon näeb välja selline, kus elemendid on moodustatud kahest [[ferromagnetism|ferromagnetilisest]] plaadist, millest igaüks suudab hoida magnetvälja. Neid eraldab õhuke isolatsiooni kihtisolatsioonikiht. Üks kahest plaadist on püsimagnet, mis on seatud kindlale polaarsusele, teise välja on võimalik muuta nii, et ta oleks vastavuses ülejäänud väljaga, et salvestada mälu.
 
Kõige lihtsam meetod mälust lugemiseks on saavutatud mõõtes [[elektritakistus|elektritakistust]]t elemendis. Konkreetne element
valitakse (tavaliselt) pingestades seotud [[transistor]], mis lülitab [[elektrivool | voolvoolu]] toitetorutstikusttoitetorustikust
läbi elementielemendi maandamiseks. Magneetilise tunneli mõju tõttu, muutub [[elektritakistus]] elemendis muutub kahe plaadi välja
orientatsiooni tõttu. Mõõtes saadud voolu, saab kindlaks määrata takistuse igas konkreetses elemendis, ja tänu sellele ka
kirjutatava plaadi polaarsust. Tavaliselt, kui kahel plaati on sama polaarsusega, peetakseomistatakse sedasellele väärtus "1",
samas kui kaks plaadid on vastupidiste polaarsustega on vastupanu suurem ja see tähendab "0".
 
Andmed kirjutatakse elementidesse kasutades erinevaid vahendeid. Kõige lihtsamal juhul, jääb iga element kirjutamis ridade paari vahel täisnurga all üksteise kohal või all elemendi suhtes. Kui vool on läbinud neid läbinud, siis tekib [[Elektromagnetiline induktsioon | põhjustatud magnetväljamagnetväli]] nende ühendumiskohal, mille kirjutatav plaat ülesseüles korjab. See tegevus mustertegevusmuster
on sarnane põhipõhimälu mälusüsteemile, süsteemile mida kasutati laialdaselt 1960ndatel. Selline lähenemisviis eeldab üsna märkimisväärset voolu, et luua vajalik väli, seega kui tahta kasutada väikest võimsust, pole MRAM hea, see on ühtlasi ka üks MRAMi suuremaid miinuseid. Kui seadet teha suuruselfsuuruselt väiksemaks, siis tuleb hetk, kui indutseeritud väli kattub külgnevate lahtritega üle väikese ala, mis võib põhjustada valekirjed. See probleem, pool-valitud (või kirjutamis häire) probleem, määrab kindlad suurused seda tüüpi elementidele.
 
[[Image: MRAM-Cell-Simplified.svg | thumb | 300px | right | Lihtsustatud MRAM elemendi struktuur]]
 
Teine lähenemisviis, '''toggle režiim''', kasutab multi-step kirjutamist muudetud mitmekihiliste elementidega. Lahter on modifitseeritud nii, et se esee sisaldaks "kunstlikutkunstliku antiferromagnetit", kus magnetvälja orientatsiooni edasi-tagasi üle pinna, nii et nii kinnitatud ja vaba kihid, mis koosnevad mitmekihilistest tornid isoleeritud õhuke "liidese kihiga". Saadud kihtidel on ainult kaks stabiilseteks olekut, mida saab ümber lülitada ühest teistele ajastades kirjutamise voolu kahel real nii et üks on veidi hiljem kui teine, seeläbi "pööravad" välja. Igasugune pinge mis on vähem kui täielik pinge mis on vajalik kirjutamiseks, suurendab flippimise resistensust. See tähendab, et teised elemendid mis asuvad ühe kirjutus rea liinil ei kannata pool-valiku probleemi. Seega on võimalik väiksemad elementide suurused.
 
Üks uuem tehnika,'''spin-ülekanne pöördemoment (STT)''' või'''[[ :en:Spin Transfer Switching |Spin Transfer Switching(inglise k.)]]''', kasutab keerd-joondatud ("polariseeritud") [[elektron]]e, et tekitada pöörde moment domeenil.Spetsiifiliselt, kui elektronid mis voolavad kihti peavad muutma oma pööret, siis see arendab pöördemomenti, mis kantakse lähedal olevale kihile. See vähendab voolu suurust mida on vaja, et kirjutada need elemendid, mistõttu on seda vaja umbes sama palju kui lugemis protsessi jaoks. <ref Name="physorg.com"> [http://www.physorg.com/news8655.html "Renesas, Grandis teha koostööd arendamine 65 nm MRAM Kasutatakse Spin Torque Transfer "], 1. detsember 2005 </ref> on mure, et" klassikalist"-tüüpi MRAM elemendil on raskusi kõrge tiheduse juures kuna pinge, mis on kirjutamise ajal vajalik, see on probleem, mida STT väldib. Sel põhjusel loodavad STT pooldajad loodavad, et tehnikat hakatakse kasutama seadmete juures, mis on 65 nm ja väiksem. Negatiivne külg on see, et on vaja säilitada spin -sidusust. Üldiselt nõuab STT kirjutamiseks palju vähem voolu kui tavaline või toggle MRAM. Teadusuuringud selles valdkonnas näitavad, et STT voolu saab vähendada kuni 50 korda kasutades uut komposiitkonstruktsioonkomposiitkonstruktsiooni. <ref>{{cite web|title=Lower Switching Current for Spin-Torque Transfer in Magnetic Storage Devices such as Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM)|url=[http://www.license.umn.edu/Products/Lower-Switching-Current-for-Spin-Torque-Transfer-in-Magnetic-Storage-Devices-such-as-Magetoresistive-Random-Access-Memory-%28MRAM%29__Z09007.aspx|publisher= Lower Switching Current for Spin-Torque Transfer in Magnetic Storage Devices such as Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM)] University of Minnesota|accessdate= (vaadatud 15. Augustaugustil 2011}})</ref> However,Samas higheron speedaga operationsuurema stillkirjutamiskiiruse requiresrakendamiseks highervaja currentkasutada kõrgemat voolu.<ref>Y. Huai, AAPPS Bulletin, December 2008, vol. 18, no. 6, p.33, "Spin-Transfer Torque MRAM (STT-MRAM): Challenges and Prospects."</ref>
 
Muud võimalikud seadistused sisaldavad "[[:en:Thermal Assisted Switching|termiliselt abistatud üleminekud]]" (TAS-MRAM), mis kuumeneb kiiresti (meenutades [[:en:phase-change memory|järk-muutus mälu]]) [[:en:magnetic tunnel junction|magnetilise tunneli ristmiku]] kirjutamis protsessi ajal ja hoiabMTJshoiab MTJs stabiilselt külmema temperatuuri juures ülejäänud ajast; <ref> http://www.crocus-technology.com/pdf/BH GSA Article.pdf </ref> ja "vertikaalne transport MRAM" (VMRAM), mis kasutab voolu läbi vertikaalses veerus, et muuta magnetvälja orientatsiooni, geomeetriline paigutus, mis vähendab kirjutada häirekirjutades probleemihäireprobleemi ja nii saab seda kasutada suurema tihedusega.
<ref>[http://www.nve-spintronics.com/mram-operation.php "Kuidas MRAM Töötab"]</ref>
<ref>
[http://www.nve-spintronics.com/mram-operation.php "Kuidas MRAM Töötab"]
</ref>
 
==Ajalugu==
 
*1955 – Töötati välja praegulttänapäevaks juba ajalooks muutunud Magnetic''magnetic core memory'' mälutüüp, mis kasutas samal põhimõttel töötavat kirjutamis- ja lugemistsükklitlugemistsüklit kui MRAMgiMRAM.
 
*1989 – IBMi teadlased tegid palju võtmeavastusiolulisi avastusi ''giant magnetoresistive effect'' kohta õhukeste kilede struktuurides.
==[[:en:MRAM#History|Ajalugu]]==
 
*1955 – Töötati välja praegult juba ajalooks muutunud Magnetic core memory mälutüüp, mis kasutas samal põhimõttel töötavat kirjutamis – ja lugemistsükklit kui MRAMgi.
*1989 – IBMi teadlased tegid palju võtmeavastusi giant magnetoresistive effect kohta õhukeste kilede struktuurides.
*2000 - IBM ja Infineon lõid ühise MRAMi arendusprogrammi.
*2002 - NVE teatas tehnolooiga vahetusest Cypress Semiconductor MRAM arendajatega.
*2003 - Tutvustati 128 kbit MRAM kiipi, mis oli toodetud 0.,18 mikromeetrisel tehnoloogial
2004
*Juuni - Infineon teatas 16-Mbit prototüübist, mis baseerus 0.,18 mikromeetrisel tehnoloogial.
*September – MRAM saab Freescale’i standard tooteksstandardtooteks
*Oktoober - Taiwan arendajad lõid 1Mbit’ise MRAM TSMC ettevõttes.
*Oktoober - Micron lõpetab MRAMi arendusprojektist teiste mälutehnoloogiate arenduse heaks.
*Detsember - TSMC, NEC, Toshiba kirjeldavad novel (novel=üks mälu tehnoloogia) MRAM mälurakke.
*Detsember- Renesas Technology arendab välja väga kiire, ja veavaba MRAM tehnoloogia.
2005
*Jaanuar - Cypress demonstreerib MRAMi, kasutades NVE patenti.
*Märts - Cypress loobub MRAM’i arendusest ja müüb enda MRAMi arendusosakonna maha. Põhjenduseks toodi, et nad arvavad, et MRAM jääb igavesti nissitooteksniššitooteks ja ei suuda SRAMi asendada.
*Juuni - Honeywell avaldas 1- MBit’ise 0.,15 mikromeetrise tehnoloogiat kasutava MRAMi spetsifikatsiooni.
*August – suudeti luua 2 GHz kiirusega MRAM tehnoloogia.
*November - Renesas Technology ja Grandis teevad koostööd, et arendada välja of 65 nm tenoloogiagatehnoloogiaga MRAM.
*Detsember – Sony teatas esimesest laboratooriumis toodetud Spin''spin torque transfer'' tehnoloogial MRAMist, millega saavutati oluline voolutarbimise kokkuhoid ja mille tõttu suudeti mälu-rakud mõõtmetelt veelgi väiksemaks teha.
*Detsember – Freescale Semiconductor teavitab avalikkust MRAMist, mis kasutab isolaatorina alumiiniumoksiidi asemel magneesiumoksiidi. Niimoodi saavutati õhem tunnel, see aga omakorda vähendab tarbitava voolu hulka kirjutamistsükli ajal.<ref name="Powerpoint"> http://www.physic.ut.ee/instituudid/efti/loengumaterjalid/mmm/Kristo%20Nikkolo.ppt </ref>
 
 
==Võrdlus==
 
Võrreldes teiste tehnoloogiatega on mramilMRAMil:
 
*Kõrge magnettakistus (TMR) EELIS
*Kõrge takistus EELIS
*Kõrge TMR puhul võimalik mäluelemendi suurust vähendada EELIS
*Suurema pinge puhul TMR väheneb PUUDUS
 
 
Kõrge magnettakistus on oluline, et saavutada kõrget signaali väärtus mäluelemendist, eriti kui tahtakse kiiresti lugemeid saada.
Kiire lugemi saamiseks on vaja magneetilise tunneli kõrget takistust, seda saavutatakse viimase õhukese paksusega. Kusjuures takistust saab mõningal määral juhtida viimase paksust muutes.
Kuna magnettakistus ei muutu temperatuurist (alles [[Curie punktipunkt]]i ~500’500 °C juures hakkab muutuma), siis on inseneridel väga mugav luua mäluseadmeid töötama ka ekstreemtemperatuuride jaoks.
See, et pinge väheneb suurema TMRi juures on halb justnimelt mäluelemendi väärtuse lugemise seisukohalt.
 
Boldis oleva näitaja suhtes on MRAMil eelis – MRAMil on olematu andmete uuendamiseks vaja minev energiakulu, lõpmatu arv kirjutamise võimalus mäluelementi, madal kirjutamise energiakulu võrreldes Flash mäluga[[välkmälu]]ga. <ref name="Powerpoint"/>
 
Boldis oleva näitaja suhtes on MRAMil eelis – MRAMil on olematu andmete uuendamiseks vaja minev energiakulu, lõpmatu arv kirjutamise võimalus mäluelementi, madal kirjutamise energiakulu võrreldes Flash mäluga. <ref name="Powerpoint"/>
 
==Kasutatakse==
On ka teisi uusi võimalikke tehnoloogiaid, mis võivad MRAMi asemel õitsele puhkeda, teised neist jälle MRAMi kasutusvõimalusi täiendada.
Holograafiline talletus – kasutab laserkiirt andmete salvestamiseks. Andmed kirjutatakse laserkiirega kristallide ja fotopolümeeride sisse.
Erinevalt DVDst kasutatakse andmete talletamiseks aine ruumala, mitte ainult pindalatpinda.
Holograafilise mälu suureks puuduseks on see, et andmed on sinna ainult ühekordselt kirjutatavad – kirjutatud andmeid ei saa enam kustutada ega üle kirjutada.
Hetkel on käsil projekt, kus luuaks terabaidi (1TB ~ 1000 GB) suurust holograafilist mälu.
 
Veel üks olulisim võimalik MRAMi konkurent on FRAM[[F-RAM]] (ferroelektriline RAM), mis on oma olemuselt sarnane MRAMiga - on korduvkirjutatav, toite eemaldamisel jääb informatsioon mällu jne. F-RAMi eelised praegu turul oleva välkmälu ees: väiksem voolutarve, suurem kirjutuskiirus, palju suurem maksimaalne mälupesasse kirjutusarv (10e 16 3,3V seadme puhul). F-RAM mälukiibid on juba 1990. aastatest turul erinevates seadmetes saadaval, kuid siiamaani pole ta õide puhkenud eelkõige põhjusel, et F-RAM tehnolooiga peab minema väiksemaks (vaja on suuremat andmete tihedust rummala ühiku kohta).<ref name="Powerpoint"/>
FRAMi eelised praegult turul oleva Flash mälu ees on – väiksem voolu tarbimine, kiirem kirjutuskiirus, palju suurem maksimaalne mälupesasse kirjutusarv (10e 16 3.3V seadme puhul).
FRAM mälukiibid on juba 1990 aastatest turul erinevates seadmetes saadaval, kuid siiamaani pole ta õide puhkenud eelkõige põhjusel, et FRAM tehnolooiga peab minema väiksemaks (vaja on suuremat andmete tihedust rummala ühiku kohta).<ref name="Powerpoint"/>
 
==Allikad==