Home
Accesso / Registrazione
 di 

Le MRAM - le memorie non volatili del futuro

MRAM memoria non volatile

Le MRAM sono una tipologia di memoria non volatile. Al giorno d'oggi, i dispositivi elettronici portatili sono divenuti delle work-station multimediali con elevate esigenze computazionali in grado di fornire agli utenti una user experience di livello mai raggiunto prima. Per ottenere questo risultato i designer utilizzano e integrano tra loro diversi tipi di memorie.

Le RAM a media velocità sono usate per lo scambio dati, le memoria ad alta velocità per i collegamenti con la CPU, mentre le più lente memorie non volatili sono utilizzate per l'immagazzinamento dei dati nel tempo, anche quando la sorgente di alimentazione è scollegata. Combinare le caratteristiche di queste differenti memorie in un unico tipo è uno degli obiettivi che da tempo assilla la mente degli ingegneri e dell'intera industria dei semiconduttori.

La memoria MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) sfrutta un dispositivo creato negli anni '90 il cui nome è MJT (Magnetic Tunnel Junction) e che costituisce la base per la realizzazione delle celle di memoria della MRAM in combinazione con un circuito CMOS. Il risultato è una memoria non-volatile ad alta velocità.

MRAM

Il funzionamento delle celle di memoria basate sulla magnetic tunnel junction è semplice. Due strati di materiale magnetico (cobalto-ferro) sono separati da una sottile barriera di dielettrico (tipicamente ossido di alluminio). Uno dei due strati è fisso, l'altro è libero di muoversi. Questa struttura è inclusa tra due elettrodi attraverso i quali scorre la corrente di polarizzazione. Poiché lo strato di dielettrico è molto sottile, gli elettroni riescono a scorrere attraverso esso se è applicata una opportuna tensione di polarizzazione (effetto tunnel). Un campo magnetico applicato determina poi la magnetizzazione degli strati di materiale ferromagnetico. Questo meccanismo consente la memorizzazione dei dati in array di bit.
Ed è proprio la magnetizzazione che rende le MRAM delle memorie non volatili. Le MRAM sono disponibili nel mercato da quasi due anni ed hanno dato prova di grande affidabilità e alta velocità. L'azienda che le distribuisce è la Everspin Technologies. A differenza degli altri tipi di memoria, le MRAM hanno durata infinita e non vanno incontro alla scarica dei condensatori che è uno dei problemi principali delle memorie sin qui utilizzate, tanto che in tutti quei dispositivi in cui sono richieste la conservazione dei dati a lungo termine e continue operazioni di scrittura le MRAM hanno sostituito le vecchie SRAM. Un'altra essenziale caratteristica delle MRAM è quella di mantenere invariata la sua capacità di memorizzazione e velocità in un range di temperature molto ampio, indicato tipicamente tra i -40° e i 105°C, range che in alcune applicazioni militari si è esteso dai -55° ai 150°C.
Inoltre, la compatibilità del sistema MRAM con la tecnologia CMOS consente di integrare facilmente il nuovo tipo di memoria in tutte le applicazioni SOC (system on chip).

Esistono due tipi di memoria MRAM, in funzione del tipo di memorizzazione dei dati. Le Toggle MRAM usano campi magnetici per la scrittura, mentre le Spin-Torque MRAM usano una corrente diretta a impulso che attrraversa le MJT. Le MRAM in produzione oggi sono, comunque, del tipo Toggle, in quanto il meccanismo di scrittura è più robusto e affidabile. Il secondo tipo è invece in fase di sviluppo e sono attesi notevoli miglioramenti in termini di potenza e densità di storage.

Le MRAM offrono un set di punti di forza unico nel panorama delle memorie, molti dei quali riconducibili al tipo di memorizzazione magnetica dei dati. La non-volatilità dipende dal fatto che la magnetizzazione non decade nel tempo come la carica elettrica in un condensatore e poi perché i dispositivi magnetici utilizzati sono miniaturizzati e quindi non subiscono l'effetto di smagnetizzazione che viceversa subiscono i magneti più grandi. Inoltre, i dispositivi magnetici hanno una frequenza naturale di risposta nel range dei Ghz e questo assicura una alta velocità di scrittura e una velocità di lettura nell'ordine di 10ns, come alcuni esperimenti hanno dimostrato. Ed infine, i cicli di scrittura sono infiniti poiché non è noto alcun meccanismo di rilassamento nello swtching della polarizzazione magnetica.
Attualmente, le MRAM sono utilizzate in molte applicazioni wireless e i primi chip con questo tipo di memoria integrata sono attesi nel mercato in breve tempo. Molti sforzi di ricerca sono rivolti allo sviluppo dei modelli Spin-Torque con l'obiettivo di raggiungere la capacità di immagazzinamento delle DRAM e delle NOR flash con una minore richiesta di potenza in fase di scrittura e con tutti gli altri vantaggi di questa tecnologia.

Repost del 13 ottobre 2008

 

 

Scrivi un commento all'articolo esprimendo la tua opinione sul tema, chiedendo eventuali spiegazioni e/o approfondimenti e contribuendo allo sviluppo dell'argomento proposto. Verranno accettati solo commenti a tema con l'argomento dell'articolo stesso. Commenti NON a tema dovranno essere necessariamente inseriti nel Forum creando un "nuovo argomento di discussione". Per commentare devi accedere al Blog
ritratto di alesoto

Memoria MRAM

argomento molto interessante

ritratto di Ivan Montesi

si, decisamente interessante

si, decisamente interessante

 

 

Login   
 Twitter Facebook LinkedIn Youtube Google RSS

Chi è online

Ci sono attualmente 0 utenti e 42 visitatori collegati.

Ultimi Commenti