Guia Completo da Tecnologia de Memória MRAM
MRAM ou RAM magnetoresistiva é uma forma de memória não volátil de baixa potência que usa cargas magnéticas para armazenar dados.
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Tutorial de Memória Semicondutora Inclui:
Tipos e tecnologias de memória | Especificações e parâmetros de memória | Tendências Futuras
Tipos de memória:
DRAM | EEPROM | Flash | FRAM | MRAM | Memória de mudança de fase | SDRAM | SRAM
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RAM magneto-resistiva, RAM magnética ou apenas MRAM é uma forma de tecnologia de memória de acesso aleatório não volátil que usa cargas magnéticas para armazenar dados em vez de cargas elétricas.
A tecnologia de memória MRAM também tem a vantagem de ser uma tecnologia de baixo consumo de energia, pois não requer energia para manter os dados, como no caso de muitas outras tecnologias de memória.
Embora a tecnologia de memória MRAM seja conhecida há mais de dez anos, apenas recentemente a tecnologia pôde ser fabricada em grandes volumes. Isso agora trouxe a tecnologia MRAM a um ponto em que é comercialmente viável.
O que é MRAM: noções básicas
A tecnologia MRAM é completamente diferente de qualquer outra tecnologia de semicondutores atualmente em uso e oferece várias vantagens:
- A tecnologia de memória MRAM retém seus dados quando a energia é removida
- Ele oferece uma velocidade de gravação de leitura mais alta quando comparado a outras tecnologias, incluindo Flash e EEPROM
- Consome um nível comparativamente baixo de energia
- Os dados MRAM não se degradam com o tempo
O desenvolvimento da nova memória MRAM é de grande importância. Vários fabricantes têm pesquisado a tecnologia, mas a Freescale foi a primeira empresa a desenvolver a tecnologia o suficiente para permitir sua fabricação em larga escala. Pensando nisso, eles já começaram a formar estoques das memórias de 4 megabits que formam sua primeira oferta, com memórias maiores a seguir.
Estrutura e fabricação de MRAM
Um dos grandes problemas com a tecnologia de memória MRAM tem sido desenvolver uma estrutura MRAM adequada que permita que as memórias sejam fabricadas satisfatoriamente. Uma ampla gama de estruturas e materiais foi investigada para obter a estrutura ideal.
Algumas das primeiras estruturas de desenvolvimento da tecnologia de memória MRAM empregavam junções fabricadas usando a colocação controlada por computador de até 8 máscaras de sombra de metal diferentes. As máscaras foram colocadas sucessivamente em qualquer um dos wafers de até 2,5 cm de diâmetro com uma precisão de posicionamento de aproximadamente ± 40 µm. Usando diferentes máscaras, entre 10 a 74 junções de um tamanho de aproximadamente 80 x 80 µm podem ser formadas em cada bolacha.
A barreira do túnel foi formada pela oxidação de plasma in situ de uma fina camada de Al depositada à temperatura ambiente. Usando esta técnica, grandes níveis de variação na resistência devido a efeitos magneto-resistivos foram vistos. Investigações sobre a dependência da RM dos metais ferromagnéticos que compõem os eletrodos foram feitas.
Previu-se que a magnitude do MR dependeria em grande parte da interface entre a barreira do túnel e os eletrodos magnéticos. No entanto, descobriu-se que camadas espessas de certos metais não ferromagnéticos podem ser inseridas entre a barreira do túnel e o eletrodo magnético sem extinguir o efeito MR. No entanto, descobriu-se que o MR foi extinto pela oxidação incompleta da camada de Al.
operação MRAM
A operação da nova memória semicondutora é baseada em uma estrutura conhecida como junção de túnel magnético (MJT). Esses dispositivos consistem em sanduíches de duas camadas ferromagnéticas separadas por finas camadas isolantes. Uma corrente pode fluir através do sanduíche e surge de uma ação de tunelamento e sua magnitude depende dos momentos magnéticos das camadas magnéticas. As camadas da célula de memória podem ser as mesmas quando são ditas paralelas, ou em direções opostas quando são ditas antiparalelas. Verificou-se que a corrente é maior quando os campos magnéticos estão alinhados um ao outro. Desta forma é possível detectar o estado dos campos.
As junções de túnel magnético (MTJ) do MRAM compreendem sanduíches de duas camadas ferromagnéticas (FM) separadas por uma fina camada isolante que atua como uma barreira de túnel. Nessas estruturas a corrente de sentido geralmente flui paralelamente às camadas da estrutura, a corrente é passada perpendicularmente às camadas do sanduíche MTJ. A resistência do sanduíche MTJ depende da direção do magnetismo das duas camadas ferromagnéticas. Normalmente, a resistência do MTJ é menor quando esses momentos são alinhados paralelamente um ao outro e é maior quando antiparalelos.
Para definir o estado da célula de memória, uma corrente de gravação é passada através da estrutura. Isso é alto o suficiente para alterar a direção do magnetismo da camada fina, mas não da mais espessa. Uma corrente de detecção não destrutiva menor é então usada para detectar os dados armazenados na célula de memória.
A memória MRAM está sendo disponibilizada por várias empresas. Seu desenvolvimento mostra que a tecnologia de memória está avançando para acompanhar os requisitos cada vez mais exigentes de sistemas baseados em computador e processador para mais memória. Embora relativamente novo no mercado MRAM, RAM magnetoresistivo, ao olhar para o que é MRAM, pode-se ver que ele tem algumas vantagens significativas a oferecer.
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