MRAMMRAM – järgmise – järgmise põlvkonna mäluseadepõlvkonna mäluseade

Kristo Kristo NikkoloNikkolo

SissejuhatusSissejuhatus MRAM, mis tähendab pikemalt magnettakistuslik RAM, MRAM, mis tähendab pikemalt magnettakistuslik RAM,

salvestab andmebitte kasutades magnetlaenguid . salvestab andmebitte kasutades magnetlaenguid . Tuletame meelde, et tüüpilised mälud nagu näiteks DRAM Tuletame meelde, et tüüpilised mälud nagu näiteks DRAM kasutab info salvestamiseks elektrilaenguid.kasutab info salvestamiseks elektrilaenguid.

Kasutades magnetlanguid MRAMi mälukiipides, loodetakse Kasutades magnetlanguid MRAMi mälukiipides, loodetakse talletada suuremat kogust andmehulka, kasutades talletada suuremat kogust andmehulka, kasutades sealjuures vähem patarei võimsust.sealjuures vähem patarei võimsust.

Täpselt nagu flash mälugi, mida kasutatakse Täpselt nagu flash mälugi, mida kasutatakse kaasakskantavates seadetes nagu näiteks iPod’ides, on ka kaasakskantavates seadetes nagu näiteks iPod’ides, on ka MRAM mälu, kus andmed ei hävine kui seadme toide välja MRAM mälu, kus andmed ei hävine kui seadme toide välja lülitatakse. lülitatakse.

Nagu DRAM’i ja SRAM’i puhulgi, saab MRAM mälukiipi Nagu DRAM’i ja SRAM’i puhulgi, saab MRAM mälukiipi informatsiooni kirjutada ja kustutada lõpmatu arv kordi, informatsiooni kirjutada ja kustutada lõpmatu arv kordi, ilma et tulevane andmete kvaliteet selle arvel kannataks. ilma et tulevane andmete kvaliteet selle arvel kannataks. Näiteks Flash mälud on selles asjas problemaatilised. Neil Näiteks Flash mälud on selles asjas problemaatilised. Neil saab ühte mälubitti kirutada keskmiselt 100 000 korda, saab ühte mälubitti kirutada keskmiselt 100 000 korda, enne kui see mälupesa kasutuskõlbmatuks muutub.enne kui see mälupesa kasutuskõlbmatuks muutub.

Arenduse ajalugu IArenduse ajalugu I 1955 – Töötati välja praegult juba ajalooks muutunud 1955 – Töötati välja praegult juba ajalooks muutunud

Magnetic core memoryMagnetic core memory mälutüüp, mis kasutas samal põhimõttel töötavat mälutüüp, mis kasutas samal põhimõttel töötavat kirjutamis – ja lugemistsükklit kui MRAMgi.kirjutamis – ja lugemistsükklit kui MRAMgi.

1989 – IBMi teadlased tegid palju võtmeavastusi 1989 – IBMi teadlased tegid palju võtmeavastusi giant magnetoresistive effectgiant magnetoresistive effect kohta õhukeste kilede struktuurides. kohta õhukeste kilede struktuurides.

2000 - IBM ja Infineon lõid ühise MRAMi arendusprogrammi.2000 - IBM ja Infineon lõid ühise MRAMi arendusprogrammi. 2002 - NVE teatas tehnolooiga vahetusest Cypress Semiconductor MRAM 2002 - NVE teatas tehnolooiga vahetusest Cypress Semiconductor MRAM

arendajatega.arendajatega. 2003 - Tutvustati 128 kbit MRAM kiipi, mis oli toodetud 0.18 mikromeetrisel 2003 - Tutvustati 128 kbit MRAM kiipi, mis oli toodetud 0.18 mikromeetrisel

tehnoloogial tehnoloogial 20042004 Juuni - Infineon teatas 16-Mbit prototüübist, mis baseerus 0.18 Juuni - Infineon teatas 16-Mbit prototüübist, mis baseerus 0.18

mikromeetrisel tehnoloogial.mikromeetrisel tehnoloogial. September – MRAM saab Freescale’i standard tooteksSeptember – MRAM saab Freescale’i standard tooteks Oktoober - Taiwan arendajad lõid 1Mbit’ise MRAM TSMC ettevõttes. Oktoober - Taiwan arendajad lõid 1Mbit’ise MRAM TSMC ettevõttes. Oktoober - Micron lõpetab MRAMi arendusprojektist teiste Oktoober - Micron lõpetab MRAMi arendusprojektist teiste

mälutehnoloogiate arenduse heaks. mälutehnoloogiate arenduse heaks. Detsember - TSMC, NEC, Toshiba kirjeldavad novel (novel=üks mälu Detsember - TSMC, NEC, Toshiba kirjeldavad novel (novel=üks mälu

tehnoloogia) MRAM mälurakke.tehnoloogia) MRAM mälurakke. Detsember- Renesas Technology arendab välja väga kiire, veavaba MRAM Detsember- Renesas Technology arendab välja väga kiire, veavaba MRAM

tehnoloogia. tehnoloogia.

Arenduse ajalugu IIArenduse ajalugu II 20052005 Jaanuar - Cypress demonstreerib MRAMi, kasutades NVE patenti. Jaanuar - Cypress demonstreerib MRAMi, kasutades NVE patenti. Märts - Cypress loobub MRAM’i arendusest ja müüb enda MRAMi Märts - Cypress loobub MRAM’i arendusest ja müüb enda MRAMi

arendusosakonna maha. Põhjenduseks toodi, et nad arvavad, et arendusosakonna maha. Põhjenduseks toodi, et nad arvavad, et MRAM jääb igavesti nissitooteks ja ei suuda SRAMi asendada.MRAM jääb igavesti nissitooteks ja ei suuda SRAMi asendada.

Juuni - Honeywell avaldas 1- MBit’ise 0.15 mikromeetrise Juuni - Honeywell avaldas 1- MBit’ise 0.15 mikromeetrise tehnoloogiat kasutava MRAMi spetsifikatsiooni. tehnoloogiat kasutava MRAMi spetsifikatsiooni.

August – suudeti luua 2 GHz kiirusega MRAM tehnoloogia.August – suudeti luua 2 GHz kiirusega MRAM tehnoloogia. November - Renesas Technology ja Grandis teevad koostööd, et November - Renesas Technology ja Grandis teevad koostööd, et

arendada välja of 65 nm tenoloogiaga MRAM.arendada välja of 65 nm tenoloogiaga MRAM. Detsember – Sony teatas esimesest laboratooriumis toodetud Detsember – Sony teatas esimesest laboratooriumis toodetud Spin Spin

torque transfertorque transfer tehnoloogial MRAMist, millega saavutati oluline tehnoloogial MRAMist, millega saavutati oluline voolutarbimise kokkuhoid ja mille tõttu suudeti mälu-rakud voolutarbimise kokkuhoid ja mille tõttu suudeti mälu-rakud mõõtmetelt veelgi väiksemaks teha. mõõtmetelt veelgi väiksemaks teha.

Detsember – Freescale Semiconductor teavitab avalikkust MRAMist, Detsember – Freescale Semiconductor teavitab avalikkust MRAMist, mis kasutab isolaatorina alumiiniumoksiidi asemel mis kasutab isolaatorina alumiiniumoksiidi asemel magneesiumoksiidi. Niimoodi saavutati õhem tunnel, see aga magneesiumoksiidi. Niimoodi saavutati õhem tunnel, see aga omakorda vähendab tarbitava voolu hulka kirjutamistsükli ajal.omakorda vähendab tarbitava voolu hulka kirjutamistsükli ajal.

Mälust lugemineMälust lugemine Lugem mäluelemendist saadakse kätte mõõtes Lugem mäluelemendist saadakse kätte mõõtes

mäluelementi läbiva elektritakistuse suurust.mäluelementi läbiva elektritakistuse suurust. Mälu elementi antakse sisse vool ja loetakse teisest otsast Mälu elementi antakse sisse vool ja loetakse teisest otsast

voolu muutus ->leitakse mäluelemendi takistus.voolu muutus ->leitakse mäluelemendi takistus. Töötab magneetilise tunneleerumise printsiibil (avastatud Töötab magneetilise tunneleerumise printsiibil (avastatud

1975 M. Juliere poolt)1975 M. Juliere poolt) Magnettakistuslik tunneli efekt (inglisk tunnel Magnettakistuslik tunneli efekt (inglisk tunnel

magnetoresistance effect = TMR) esineb ferromagnetites, magnetoresistance effect = TMR) esineb ferromagnetites, mis on eraldatud teineteisest umbes ühe nanomeetrilise mis on eraldatud teineteisest umbes ühe nanomeetrilise isolaatoriga isolaatoriga

Tunneleerumine on nähtus, kus ületatakse mõni klassikalise Tunneleerumine on nähtus, kus ületatakse mõni klassikalise energia käsitlusega ületamatu energiabarjäär.energia käsitlusega ületamatu energiabarjäär.

Tunneleeruva voolu takistus muutub sõltuvalt sellest, kuidas Tunneleeruva voolu takistus muutub sõltuvalt sellest, kuidas pidi on kummalgi ferromagneetikul laenguakandjate pidi on kummalgi ferromagneetikul laenguakandjate orientatsioon.orientatsioon.

Ehk teisisõnu tunneleerimisel elektroni spin jäetakse samaks Ehk teisisõnu tunneleerimisel elektroni spin jäetakse samaks ja tunneleerumise juhtivus oleneb spinnide polarisatsioonist.ja tunneleerumise juhtivus oleneb spinnide polarisatsioonist.

Tavaliselt on takistus kõrgem anti – paralleelsel juhulTavaliselt on takistus kõrgem anti – paralleelsel juhul

Paremal pildil demonstreeritakse magnetilise takistuse Paremal pildil demonstreeritakse magnetilise takistuse tekkimist.tekkimist.

Vasakul piltidel demonstreeritakse ferromagneetikute ja Vasakul piltidel demonstreeritakse ferromagneetikute ja isolaatori energiavälju (ülal samasuunalised väljad, alla isolaatori energiavälju (ülal samasuunalised väljad, alla vastasuunalised väljad)vastasuunalised väljad)

Üldiselt käib aga kirjutamine viisil, kus mäluelement asub Üldiselt käib aga kirjutamine viisil, kus mäluelement asub kahe kirjutusliini ristumiskohas nende vahel. kahe kirjutusliini ristumiskohas nende vahel.

Kui vool lastakse läbi juhtmete, siis indutseeritakse nende Kui vool lastakse läbi juhtmete, siis indutseeritakse nende ristumiskohas mäluelemendis magnetväli.ristumiskohas mäluelemendis magnetväli.

Elemendi kirjutatav pool registreerib selle magnetvälja Elemendi kirjutatav pool registreerib selle magnetvälja muutuse üles.muutuse üles.

Kirjutamise üheks põhiprobleemiks on see, et kuidas vältida Kirjutamise üheks põhiprobleemiks on see, et kuidas vältida kirjutamisel valede mäluelementide (joonisel rohelised ja kirjutamisel valede mäluelementide (joonisel rohelised ja sinised) üle kirjutamist, sellel ajal kui kirjutatakse hoopiski sinised) üle kirjutamist, sellel ajal kui kirjutatakse hoopiski mõnda muusse mäluelementi (joonisel punane).mõnda muusse mäluelementi (joonisel punane).

Mällu kirjutamine IMällu kirjutamine I MRAMi mälul on MRAMi mälul on

mitmeid erinevaid mitmeid erinevaid võimalikke arhitektuure võimalikke arhitektuure (hiljem on neist juttu)(hiljem on neist juttu)

Mällu kirjutamine IIMällu kirjutamine II

Hx2/3 + Hy2/3 = Hi2/3

Alloleval pildil on näidatud, kuidas toimub mäluelementi 1 või 0 Alloleval pildil on näidatud, kuidas toimub mäluelementi 1 või 0 kirjutamine. Nimelt sõnaliin(WL) tõstatakse kõrgeks ja kirjutamine. Nimelt sõnaliin(WL) tõstatakse kõrgeks ja bitiliini(BL) teel antakse biti väärtus.bitiliini(BL) teel antakse biti väärtus.

Pildil kujutatud kujund on matemaatikas tuntud nime all astroid Pildil kujutatud kujund on matemaatikas tuntud nime all astroid ja tema matemaatiline analüütiline avaldis on alljärgnev:ja tema matemaatiline analüütiline avaldis on alljärgnev:

Kus Hx ja Hy on Kus Hx ja Hy on magnetelemendi x ja y väli magnetelemendi x ja y väli ja Hi on anisotroopia väli ja Hi on anisotroopia väli eeldatavalt ühe-domeenses eeldatavalt ühe-domeenses magnetelemendismagnetelemendis

Ristumispunktiga mälu arhitektuur Ristumispunktiga mälu arhitektuur + õhukese kile diood+ õhukese kile diood

Kompaktne ristumispunktiga mälu struktuur – kus igal Kompaktne ristumispunktiga mälu struktuur – kus igal mälurakk on varustatud lisaks õhukese kilefilm dioodiga. mälurakk on varustatud lisaks õhukese kilefilm dioodiga.

Diood hoolitseb selle eest, et takistada voolu valel ajal Diood hoolitseb selle eest, et takistada voolu valel ajal valesse rakku tungimast.valesse rakku tungimast.

Lugemisoperatsioon käib nii, et rakk valitakse välja Lugemisoperatsioon käib nii, et rakk valitakse välja maandades ühe ‘sõna’ liini, kõik teised sõnaliinid on sel maandades ühe ‘sõna’ liini, kõik teised sõnaliinid on sel hetkel lülitatud kõrgele väärtusele. Nii tagatsakse see, et hetkel lülitatud kõrgele väärtusele. Nii tagatsakse see, et ainult üks mälurakk juhib voolu ja seda voolu me ainult üks mälurakk juhib voolu ja seda voolu me mõõdamegi.mõõdamegi.

Diood peab asuma liini peal, mis kannab suurt voolu Diood peab asuma liini peal, mis kannab suurt voolu (mitmed milliamprid). Õnnetuseks aga pole siiamaani (mitmed milliamprid). Õnnetuseks aga pole siiamaani suudetud luua õhukeste kilede meetodil dioode kõrge suudetud luua õhukeste kilede meetodil dioode kõrge juhtivusega metall juhtmete peale, olles sealjuures veel juhtivusega metall juhtmete peale, olles sealjuures veel väikese pindalaga. Seepärast pole siiani seda väga väikese pindalaga. Seepärast pole siiani seda väga atraktiivset arhitektuuri veel siiani edukalt teostada atraktiivset arhitektuuri veel siiani edukalt teostada suudetud.suudetud.

Ristumispunktiga mälu arhitektuur + õhukese kile dioodRistumispunktiga mälu arhitektuur + õhukese kile diood

Ristumispunktiga mälu arhitektuur, Ristumispunktiga mälu arhitektuur, kus õhukese kile dioodist on loobutud.kus õhukese kile dioodist on loobutud.

Ristumispunktiga mälu struktuuri on võimalik Ristumispunktiga mälu struktuuri on võimalik teostada ka ilma kilefilm dioodita.teostada ka ilma kilefilm dioodita.

Kirjutamistsüklis peavad sellel juhul olema kõrged Kirjutamistsüklis peavad sellel juhul olema kõrged takistuse väärtused, et vältida kirjutusvigu.takistuse väärtused, et vältida kirjutusvigu.

Lugemistsükli ajal on signaal nõrk, kuna takistus Lugemistsükli ajal on signaal nõrk, kuna takistus on suur ja selle arhitektuuriga esineb ka voolu on suur ja selle arhitektuuriga esineb ka voolu kadu teistesse mälurakukestesse.kadu teistesse mälurakukestesse.

Selle arhitekruuri puhul saavutatakse aga endiselt Selle arhitekruuri puhul saavutatakse aga endiselt suur mälurakkude tihedus pindala ühiku kohta.suur mälurakkude tihedus pindala ühiku kohta.

Selle arhitektuuri põhimõtteline eelis eelmise ees Selle arhitektuuri põhimõtteline eelis eelmise ees on aga võimalus kuhjata mäluelemente teineteise on aga võimalus kuhjata mäluelemente teineteise peale, kuna mäluelemendi alusmaterjal ei ole peale, kuna mäluelemendi alusmaterjal ei ole enam mäluraku osa.enam mäluraku osa.

Ristumispunktiga mälu arhitektuur ilma õhukese kile diooditaRistumispunktiga mälu arhitektuur ilma õhukese kile dioodita

FET arhitektuurFET arhitektuur Arhitektuuri lisatakse FET lüliti Arhitektuuri lisatakse FET lüliti

alusmaterjalisse, et ellimineerida kõrvalist alusmaterjalisse, et ellimineerida kõrvalist voolu lugemist lugemistsükli ajal.voolu lugemist lugemistsükli ajal.

Ühe mälurakku pindala on põhimõtteliselt Ühe mälurakku pindala on põhimõtteliselt kahekordistunud, kuna FET lüliti nõuab kahekordistunud, kuna FET lüliti nõuab lisaühendusi.lisaühendusi.

Töökiirus on kiire, kuna selles Töökiirus on kiire, kuna selles konstruktsioonis on piisavalt palju konstruktsioonis on piisavalt palju silikoonpiirkonda mälurakus, et edukalt silikoonpiirkonda mälurakus, et edukalt jooksutada kiirjuhtivat FET lülitit. jooksutada kiirjuhtivat FET lülitit.

FET arhitektuurFET arhitektuur

Mäluraku ehitus IMäluraku ehitus I Kõige lihtsamalt öeldes moodustub üks mälu Kõige lihtsamalt öeldes moodustub üks mälu

element kahest ferromagneetikust ja isolaatorist element kahest ferromagneetikust ja isolaatorist nende vahel. Vähemalt nii oli see MRAMi nende vahel. Vähemalt nii oli see MRAMi sünniaegu. Selle struktuuri puuduseks oli aga see, sünniaegu. Selle struktuuri puuduseks oli aga see, et fikseeritud magnetkihi (sinine) magnetväli võis et fikseeritud magnetkihi (sinine) magnetväli võis muutuda vastupidiseks mõjutatuna vabast muutuda vastupidiseks mõjutatuna vabast magnetkihist (punane)magnetkihist (punane)

Mäluraku ehitus IIMäluraku ehitus II Sellest probleemist Sellest probleemist

ülesaamiseks loome me ülesaamiseks loome me fikseeritud kihi alla ühe fikseeritud kihi alla ühe antiferromagneetiku, kes antiferromagneetiku, kes tasakaalustab fikseeritud tasakaalustab fikseeritud kihi soovi muuta enda kihi soovi muuta enda magnetvälja suunda magnetvälja suunda sõltuvalt juhitavast sõltuvalt juhitavast punasest kihist.punasest kihist.

Mäluraku ehitus IIIMäluraku ehitus III Eelmisel slaidil lisatud Eelmisel slaidil lisatud

antiferromagneetik tekitatab antiferromagneetik tekitatab nihke magnetväljas. Selle nihke nihke magnetväljas. Selle nihke ellimineerimiseks asendame ellimineerimiseks asendame lihtsa fikseeritud kihi lihtsa fikseeritud kihi sünteetilise sünteetilise antiferromagneetilise kihiga, antiferromagneetilise kihiga, mis koosneb kahest mis koosneb kahest ferromagneetilisest kihist, mis ferromagneetilisest kihist, mis on antiferromagneetiliselt on antiferromagneetiliselt kokku haagitud läbi Ruteeniumi kokku haagitud läbi Ruteeniumi kihi. kihi. Ruteenium on paksusega kuni Ruteenium on paksusega kuni 10 öngstromi ja ta vahendab kahe 10 öngstromi ja ta vahendab kahe ferromagneetiku magnetmomente ferromagneetiku magnetmomente vastassuundades.vastassuundades.

Mäluraku ehitus IVMäluraku ehitus IV Motorolla patendeeritud Motorolla patendeeritud

uusim mäluelemendi uusim mäluelemendi ehitus, kus ka ehitus, kus ka magneetiliselt vaba kiht magneetiliselt vaba kiht on antiferromagneetiliselt on antiferromagneetiliselt Ruteeniumiga ühendatud. Ruteeniumiga ühendatud. Selline arhitektuur Selline arhitektuur vähendab välise ja vähendab välise ja kõrvalise magnetvälja kõrvalise magnetvälja mõju mälu elemendile. mõju mälu elemendile.

MRAMi puudutavate füüsikaliste MRAMi puudutavate füüsikaliste omaduste kokkuvõte.omaduste kokkuvõte.

Kõrge magnettakistus (TMR) EELIS Kõrge takistus EELIS Kontrollitav takistus EELIS Nõrk temperatuuritundlikkus EELIS Kõrge TMR puhul võimalik mäluelemendi suurust vähendada EELIS Suurema pinge puhul TMR väheneb PUUDUS --- --- Selgitus ülal oleva informatsiooni kohta --- --- 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 punkti ~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.

Üks näide paremate omadustega materjalide (e. Üks näide paremate omadustega materjalide (e. kõrgema TMR väärtusega materjalide) loomisel kõrgema TMR väärtusega materjalide) loomisel

ajaskaalas 1995- 2005ajaskaalas 1995- 2005

Võrdlus teiste mälu liikidegaVõrdlus teiste mälu liikidega

Boldis oleva näitaja suhtes on MRAMil eelis – MRAMil on olematu andmete uuendamiseks vaja minev energiakulu, 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.lõpmatu arv kirjutamise võimalus mäluelementi, madal kirjutamise energiakulu võrreldes Flash mäluga.

Freescale 4MBit mälu - ülevaadeFreescale 4MBit mälu - ülevaade 2006 suvi tuli turule üks esimesi MRAM kiipe 2006 suvi tuli turule üks esimesi MRAM kiipe

MR2A16AMR2A16A

MR2A16A on 4,194,304-bit magnettakistuslik mälu MR2A16A on 4,194,304-bit magnettakistuslik mälu (MRAM) Ta mälu on jaotatud 262,144 ritta, igas (MRAM) Ta mälu on jaotatud 262,144 ritta, igas reas 16 bitti.  MR2A16A on varustatud chip enable reas 16 bitti.  MR2A16A on varustatud chip enable (E*), write enable (W*), ja output enable (G*) (E*), write enable (W*), ja output enable (G*) viikidega, lubades piisavalt süsteemi disainimise viikidega, lubades piisavalt süsteemi disainimise vabadust ilma bus’sita. Kuna MR2A16A on eraldi vabadust ilma bus’sita. Kuna MR2A16A on eraldi byte-enable kontrollid (LB* and UB*), siis eraldi byte-enable kontrollid (LB* and UB*), siis eraldi baite saab lugeda ja kirjutada.baite saab lugeda ja kirjutada.

Eraldi 3.3-V toite liin.Eraldi 3.3-V toite liin. Töötab temperatuuril (0°C - 70°C) Töötab temperatuuril (0°C - 70°C) Sümmeetriline kiire lugemine ja kirjutus kiire ja Sümmeetriline kiire lugemine ja kirjutus kiire ja

kiire access time (35ns) kiire access time (35ns) Paindlik andme liini kontroll - 8 bitti või 16 bitti.Paindlik andme liini kontroll - 8 bitti või 16 bitti. Võrdsed aadressi liini ja chip-enable acces times.Võrdsed aadressi liini ja chip-enable acces times. Kõik sisendid väljundid on TTL loogikaga ühilduvadKõik sisendid väljundid on TTL loogikaga ühilduvad Andmete kadumise puudumine garanteeritud 10 Andmete kadumise puudumine garanteeritud 10

aasta jooksul.aasta jooksul.

Alatest kogusest 1000 on ühe MRAMi hind 24.99$Alatest kogusest 1000 on ühe MRAMi hind 24.99$

Freescale 4MBit mälu - biti Freescale 4MBit mälu - biti operatsioonidoperatsioonid

MR2A16AMR2A16A Spetsifikatsiooni kirjeldus:

Kiibil on ühebitised rakukesed, mis sisaldavad üht tranistorit ja ühte magnetmälu elementi(inglisk MTJ) . MTJ on terve MRAMi süda. Ta on loodud väga õhukese alumiiniumoksiidi dielektrikust kihi asetamisel kahe ferromagneetiku kihi vahele. Kummalgi ferromagneetiku kihil on magneetiline polaarsus. Ülemist magneetilist kihti nimetatakse vabaks kihiks (free layer), kuna sellele kihile on antud vabadus vahetada polaarsust ja alumist magnetkihti kutsutakse fikseeritud kihiks. (fixed layer)Vaba kihi polaarsusega on määratakse, et kas bit on väärtusega “0” või “1”. Juhul kui vaba kihi ja fikseeritud kihi polaarsus on ühesuunaline, siis läbi MTJ on madal. Ja juhul kui nad on vastassuunalised, siis takistus läbi MTJi on kõrge väärtusega. Takistuse väärtus määrab ära, kas mälu bitti loetakse nulli või ühena.

Freescale 4MBit mälu – mäluelemendi Freescale 4MBit mälu – mäluelemendi elektirline ühendusskeemelektirline ühendusskeem

Kirjutamistsükli ajal vaba kihi polaarsust muudetakse vaskliinide abil, mis jooksevad ristisuunas ülal ja allpool MTJ elementi.Vool, mis antakse vaskliinidesse indutseerib magnetvälja, mis muudab MTJ vaba kihi(free layer) polaarsust.

Atraktiivne sõjandusesAtraktiivne sõjanduses MRAM on äratanud tähelepanu MRAM on äratanud tähelepanu

sõjatööstusessõjatööstuses• Radioaktiivsed tuumaraketidRadioaktiivsed tuumaraketid• Tuuma-allveelaevadTuuma-allveelaevad

Sõjatööstus oligi esimene MRAMi Sõjatööstus oligi esimene MRAMi tarbija (HoneWelli MRAM kiibid) tarbija (HoneWelli MRAM kiibid)

Miks? MRAM on radioaktiivsuskindel!Miks? MRAM on radioaktiivsuskindel!

Võimalikud kasutusvaldkonnad?Võimalikud kasutusvaldkonnad? Astronautika <- radioaktiivsuskindelAstronautika <- radioaktiivsuskindel DigitaalkaameradDigitaalkaamerad NotebooksNotebooks Smart Cards Smart Cards Mobiiltelefonid, iPODid Mobiiltelefonid, iPODid PC’des HDD asendaja – võimaldab hetkelist OS booti!!! Ehk PC’des HDD asendaja – võimaldab hetkelist OS booti!!! Ehk

Windows käivituks millisekundite jooksul.Windows käivituks millisekundite jooksul. Ptareiga varustatud Ptareiga varustatud SRAMSRAM asendaja <- pikem tööaeg asendaja <- pikem tööaeg Andmeid logivad mälud (black box)Andmeid logivad mälud (black box) Personal Life Recorder – utoopiline audiovideo salvesti Personal Life Recorder – utoopiline audiovideo salvesti

inimese kehas küljes, mis salvestab kõik inimese eluajal inimese kehas küljes, mis salvestab kõik inimese eluajal kogetu. MRAM teeb selle võimalikuks tänu sellele, et MRAMi kogetu. MRAM teeb selle võimalikuks tänu sellele, et MRAMi eeldatav andmemaht ruumalaühiku kohta on ligi 400 korda eeldatav andmemaht ruumalaühiku kohta on ligi 400 korda tihedam kui seni maailma kõige tihedama (high density) tihedam kui seni maailma kõige tihedama (high density) HDD oma. HDD oma.

TuruanalüüsTuruanalüüs

MRAMi kohta on võetud sadu patente. Näiteks ühel MRAMi kohta on võetud sadu patente. Näiteks ühel praegusel turuliidril, Freescale’il on 100 kehtivat patenti.praegusel turuliidril, Freescale’il on 100 kehtivat patenti.

Riskikapitalistid ja fondid hindavad MRAMi väga kõrgelt – Riskikapitalistid ja fondid hindavad MRAMi väga kõrgelt – investeeringud on suured. Samas on investeeringud investeeringud on suured. Samas on investeeringud pikaajalised, sest MRAM peaks alles tõelist tulu hakkama pikaajalised, sest MRAM peaks alles tõelist tulu hakkama tootma >2010 aastatel. Keskmine VC (Venture Capital = tootma >2010 aastatel. Keskmine VC (Venture Capital = riskikapital) fond tahab tavaliselt aga tulemust näha juba 3-riskikapital) fond tahab tavaliselt aga tulemust näha juba 3-4 aasta jooksul.4 aasta jooksul.

Hetkel tegeleb selle aktiivse arendamisega keskeltläbi 20 Hetkel tegeleb selle aktiivse arendamisega keskeltläbi 20 firmat.firmat.

““Forbse” analüütik ennustab MRAMile 2008 aastal 3.8 Forbse” analüütik ennustab MRAMile 2008 aastal 3.8 miljardit $ ja 2011 aastal 12.9 miljardit $ turgu.miljardit $ ja 2011 aastal 12.9 miljardit $ turgu.

MRAMi võimalikud arenduses MRAMi võimalikud arenduses olevad konkurendid Iolevad konkurendid I

On ka teisi uusi võimalikke tehnoloogiaid, mis On ka teisi uusi võimalikke tehnoloogiaid, mis võivad MRAMi asemel õitsele puhkeda, teised võivad MRAMi asemel õitsele puhkeda, teised neist jälle MRAMi kasutusvõimalusi täiendada.neist jälle MRAMi kasutusvõimalusi täiendada.

Holograafiline talletus – kasutab laserkiirt Holograafiline talletus – kasutab laserkiirt andmete salvestamiseks. Andmed kirjutatakse andmete salvestamiseks. Andmed kirjutatakse laserkiirega kristallide ja fotopolümeeride sisse.laserkiirega kristallide ja fotopolümeeride sisse.

Erinevalt DVDst kasutatakse andmete Erinevalt DVDst kasutatakse andmete talletamiseks aine ruumala, mitte ainult pindalat.talletamiseks aine ruumala, mitte ainult pindalat.

Holograafilise mälu suureks puuduseks on see, et Holograafilise mälu suureks puuduseks on see, et andmed on sinna ainult ühekordselt kirjutatavad – andmed on sinna ainult ühekordselt kirjutatavad – kirjutatud andmeid ei saa enam kustutada ega kirjutatud andmeid ei saa enam kustutada ega üle kirjutada. üle kirjutada.

Hetkel on käsil projekt, kus luuaks terabaidi (1TB Hetkel on käsil projekt, kus luuaks terabaidi (1TB ~ 1000 GB) suurust holograafilist mälu.~ 1000 GB) suurust holograafilist mälu.

MRAMi võimalikud arenduses MRAMi võimalikud arenduses olevad konkurendid IIolevad konkurendid II

Veel üks olulisim võimalik MRAMi konkurent on FRAM Veel üks olulisim võimalik MRAMi konkurent on FRAM (ferroelektriline RAM), mis on oma olemuselt sarnane (ferroelektriline RAM), mis on oma olemuselt sarnane MRAMiga - on korduvkirjutatav, toite eemaldamisel jääb MRAMiga - on korduvkirjutatav, toite eemaldamisel jääb informatsioon mällu jne.informatsioon mällu jne.

FRAMi eelised praegult turul oleva Flash mälu ees on – FRAMi eelised praegult turul oleva Flash mälu ees on – väiksem voolu tarbimine, kiirem kirjutuskiirus, palju suurem väiksem voolu tarbimine, kiirem kirjutuskiirus, palju suurem maksimaalne mälupesasse kirjutusarv (10e 16 3.3V seadme maksimaalne mälupesasse kirjutusarv (10e 16 3.3V seadme puhul)puhul)

FRAM mälukiibid on juba 1990 aastatest turul erinevates FRAM mälukiibid on juba 1990 aastatest turul erinevates seadmetes saadaval, kuid siiamaani pole ta õide puhkenud seadmetes saadaval, kuid siiamaani pole ta õide puhkenud eelkõige põhjusel, et FRAM tehnolooiga peab minema eelkõige põhjusel, et FRAM tehnolooiga peab minema väiksemaks (vaja on suuremat andmete tihedust rummala väiksemaks (vaja on suuremat andmete tihedust rummala ühiku kohta)ühiku kohta)

AllikadAllikad PARIM LINK! (eriti artikkite lingi alla kogutud artiklid on seal igati PARIM LINK! (eriti artikkite lingi alla kogutud artiklid on seal igati

OK!)OK!)http://www.mram-info.com/http://www.mram-info.com/

TEINE PARIM LINK! TEINE PARIM LINK! httphttp://en.wikipedia.org/wiki/MRAM://en.wikipedia.org/wiki/MRAM

http://www.research.ibm.com/journal/rd/501/gallagher.htmlhttp://www.research.ibm.com/journal/rd/501/gallagher.html httphttp

://www-ipcms.u-strasbg.fr/gmi/recherche/magn/ox_gmr/gmr-uk.html://www-ipcms.u-strasbg.fr/gmi/recherche/magn/ox_gmr/gmr-uk.html httphttp

://www.forbes.com/technology/feeds/general/2004/09/07/generalco://www.forbes.com/technology/feeds/general/2004/09/07/generalcomtex_2004_09_07_up_0000-3974-bc-us-nano-storage.html?partner=mtex_2004_09_07_up_0000-3974-bc-us-nano-storage.html?partner=yahoo&referreryahoo&referrer==

http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MR2A16A&nodeId=MR2A16A&nodeId=015424015424

Tänan Teid kuulamastTänan Teid kuulamast