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Qu'est-ce que la technologie de mémoire MRAM

Qu'est-ce que la technologie de mémoire MRAM


La RAM magnétorésistive, la RAM magnétique ou simplement la MRAM est une forme de technologie de mémoire vive non volatile qui utilise des charges magnétiques pour stocker des données au lieu de charges électriques.

La technologie de mémoire MRAM a également l'avantage d'être une technologie de faible puissance car elle ne nécessite pas d'alimentation pour maintenir les données comme dans le cas de nombreuses autres technologies de mémoire.

Si la technologie de mémoire MRAM est connue depuis plus de dix ans, ce n'est que récemment que la technologie a pu être fabriquée en grands volumes. Cela a maintenant amené la technologie MRAM à un point où elle est commercialement viable.

Qu'est-ce que la MRAM: principes de base

La technologie MRAM est complètement différente de toute autre technologie de semi-conducteur actuellement utilisée et elle offre un certain nombre d'avantages:

  • La technologie de mémoire MRAM conserve ses données lorsque l'alimentation est coupée
  • Il offre une vitesse de lecture et d'écriture plus élevée que celle d'autres technologies, notamment Flash et EEPROM
  • Consomme un niveau de puissance comparativement faible
  • Les données MRAM ne se dégradent pas avec le temps

Le nouveau développement de la mémoire MRAM est d'une importance capitale. Plusieurs fabricants ont étudié la technologie, mais Freescale a été la première entreprise à avoir suffisamment développé la technologie pour lui permettre d'être fabriquée à grande échelle. Dans cet esprit, ils ont déjà commencé à constituer des stocks de souvenirs de 4 mégabits qui constituent leur première offre, avec de plus grands souvenirs à suivre.

Structure et fabrication MRAM

L'un des problèmes majeurs de la technologie de mémoire MRAM a été de développer une structure MRAM appropriée qui permettra aux mémoires d'être fabriquées de manière satisfaisante. Une large gamme de structures et de matériaux a été étudiée pour obtenir la structure optimale.

Certaines structures de développement de la technologie de mémoire MRAM au début employaient des jonctions fabriquées en utilisant le placement contrôlé par ordinateur de jusqu'à 8 masques d'ombre métalliques différents. Les masques ont été successivement placés sur l'une quelconque de jusqu'à vingt tranches de 1 pouce de diamètre avec une précision de placement d'environ ± 40 um. En utilisant différents masques, entre 10 et 74 jonctions d'une taille d'environ 80 x 80 um pourraient être façonnées sur chaque tranche.

La barrière tunnel a été formée par oxydation plasma in situ d'une fine couche d'Al déposée à température ambiante. En utilisant cette technique, de grands niveaux de variation de résistance dus aux effets magnétorésistifs ont été observés. Des recherches sur la dépendance du MR vis-à-vis des métaux ferromagnétiques comprenant les électrodes ont été effectuées.

On prévoyait que la magnitude du MR dépendrait largement de l'interface entre la barrière tunnel et les électrodes magnétiques. Cependant, il a été constaté que des couches épaisses de certains métaux non ferromagnétiques pouvaient être insérées entre la barrière tunnel et l'électrode magnétique sans éteindre l'effet MR. Cependant, il a été trouvé que le MR était désactivé par une oxydation incomplète de la couche d'Al.

Fonctionnement MRAM

Le fonctionnement de la nouvelle mémoire à semi-conducteurs est basé sur une structure connue sous le nom de jonction tunnel magnétique (MJT). Ces dispositifs sont constitués de sandwichs de deux couches ferromagnétiques séparées par de fines couches isolantes. Un courant peut circuler à travers le sandwich et provient d'une action tunnel et sa magnitude dépend des moments magnétiques des couches magnétiques. Les couches de la cellule mémoire peuvent être soit les mêmes lorsqu'elles sont dites parallèles, soit en sens inverse lorsqu'elles sont dites antiparallèles. On constate que le courant est plus élevé lorsque les champs magnétiques sont alignés les uns sur les autres. De cette manière, il est possible de détecter l'état des champs.

Les jonctions tunnel magnétiques (MTJ) de la MRAM comprennent des sandwichs de deux couches ferromagnétiques (FM) séparées par une mince couche isolante qui agit comme une barrière tunnel. Dans ces structures, le courant de détection circule généralement parallèlement aux couches de la structure, le courant est passé perpendiculairement aux couches du sandwich MTJ. La résistance du sandwich MTJ dépend de la direction du magnétisme des deux couches ferromagnétiques. Typiquement, la résistance du MTJ est la plus faible lorsque ces moments sont alignés parallèlement les uns aux autres, et est la plus élevée lorsqu'ils sont antiparallèles.

Pour définir l'état de la cellule mémoire, un courant d'écriture est passé à travers la structure. Ceci est suffisamment élevé pour modifier la direction du magnétisme de la couche mince, mais pas la plus épaisse. Un courant de détection non destructif plus petit est ensuite utilisé pour détecter les données stockées dans la cellule de mémoire.

La mémoire MRAM devient disponible auprès d'un certain nombre d'entreprises. Son développement montre que la technologie de la mémoire évolue pour suivre le rythme des exigences toujours plus exigeantes des systèmes informatiques et de processeurs pour plus de mémoire. Bien que relativement nouvelle sur le marché de la MRAM, la RAM magnétorésistive, lorsqu'on regarde ce qu'est la MRAM, on peut voir qu'elle a des avantages significatifs à offrir.


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