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MRAMMRAM(Magnetic Random Access Memory) 是一种非挥发性的磁性随机存储器。它拥有静态随机存储器（SRAM）的高速读取写入能力，以及动态随机存储器（DRAM）的高集成度，而且基本上可以无限次地重复写入。MRAM是在 80年代初首次提出的。在 1994年，美国 Hon eyw e ll公司研发了一种使用巨磁阻（ G ian t M agn e toRe s is tive， GMR）薄膜技术的 MRAM，并投入了生产。不过，由于它的读取写入时间过长并且集成度低，所以应用只局限于太空和军事领域。近年来， MRAM再度发展起来，并以取代 DRAM装置为目标。DRAM的原理你是否很久以来都认为开机之后看着Windows进度条一次次滚过，尔后登录、打开桌面这样的过程是理所当然？之所以每次开机时操作系统都需要重新做一遍内存初始化的操作，是因为现在普遍使用的内存都采用的是动态随机存取技术(DRAM)的内存，像SDRAM、DDR和DDR II都属于这种内存。使用了DRAM技术的内存的一个重要特点就是它们属于挥发性内存(volatile memory)，也就是说一旦断电，它里面的数据就会消失。换句话说，DRAM内存里面的数据之所以能够存在，实际上是依靠不断供电来刷新才得以保持的。所以，操作系统在每次开机的时刻，总需要把一系列系统本身要使用的数据再次写入内存，这就是开机等待时间里操作系统完成的工作。对于DRAM内存来说，如果要免除这个过程，供内存刷新的电力是不能断的。所谓的休眠(sleep)，实际上计算机还在继续耗电，只不过是比正常运行时少一些罢了。然而，东芝集团近日在美国佛罗里达州的坦帕市(Tampa)却向公众展示了一种新型内存——磁阻内存(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)，它的出现将使得这种情况成为过去。MRAM 之所以具有这样的性能，是由于与传统的 RAM 不同，它是靠磁场极化的形式，而不是靠电荷的形式来保存数据的。MRAM 的存储单元的结构如图 2 所示，它由三个层面构成，最上面的成为自由层，中间的是隧道栅层，下面的是固定层。自由层的磁场极化方向是可以改变的，而固定层的磁场方向固定不变。当自由层与固定层的磁场方向平行时，存储单元呈现低电阻；当磁场方向相反时，呈现高电阻。MRAM通过检测存储单元电阻的高低，来判断所存储的数据是 0还是1。[1]　图3更加清楚地展示了 MRAM 存储单元的结构和读写方法。图中下方左侧是一个晶体管，当它导通时，电流可流过存储单元 MTJ(磁性隧道结)，通过与参考值进行比较，判断存储单元阻值的高低，从而读出所存储的数据。当晶体管关断时，电流可流过编程线 1 和编程线 2(图中 Writeine 1 和 Write Line 2)，在它们所产生的编程磁场的共同作用下，使自由层的磁场方向发生改变，从而完成编程的操作。实现 MRAM 可靠存储的一个主要障碍是较高的位干扰率。对目标存储单元进行编程时，非目标单元中的自由层可能会被误编程。目前研究人员已经成功解决了此问题。写入线1 和写入线2上的脉冲电流产生旋转磁场，只有它们共同作用的单元才会发生磁化极性的改变，从而不会干扰相同行或列的其它位单元。　　要进一步隔离非目标单元，使其不受干扰，飞思卡尔半导体还使用镀层包裹内部铜线的三个侧面。此镀层将磁场强度引向并集中到目标单元。这使得可以使用低得多的电流进行编程，并隔离磁场周边的通常会遭到干扰的单元。　　大批量生产 MRAM 设备的另一个难题是由于极薄的 AlOx 隧道结。AlOx 结厚度上的微小变化都会导致位单元电阻的很大改变。如今的半导体技术已经解决了这一问题，从而实现了在整个晶圆表面上以及整个批量上，都能产生一致的隧道结。磁阻内存的前世今生　磁阻内存的概念几乎是和磁盘记录技术同时被提出来的。但是众所周知，内存读写的速度需要达到磁盘读写的速度的100万倍，所以不能直接使用磁盘记录技术来生产内存。磁阻内存的设计看起来并不复杂，但是对材料的要求比较高。磁致电阻现象虽然150年前就由英国科学家威廉?汤姆森(Williams Thomson)发现，但是对于一般的材料而言，它是比较微弱的一种效应。也就是说，由于磁场变化带来的电阻变化并不显著，在电阻变化小于40%的时候，用三极管很难判断出来本来就很微小的电流变化。　 不过，最近的材料和工艺的进步使得该技术有了突破性的进展，1995年摩托罗拉公司(后来芯片部门独立成为飞思卡尔半导体)演示了第一个MRAM芯片，并生产出了1MB的芯片原型。 　 2007年，磁记录产业巨头IBM公司和TDK公司合作开发新一代MRAM，使用了一种称为自旋扭矩转换(spin-torque-transfer , STT)的