英尚微电子 · 9月16日

MRAM与其他内存技术相比具有相对优势

MRAM是一种非易失性存储技术,可以在不需要电源的情况下将其内容保留至少10年。它适用于在系统崩溃期间需要保存数据的商业应用。基于MRAM的设备可以为“黑匣子”应用提供解决方案,因为它以SRAM的速度写入数据,同时在发生总功耗之前保留数据。Everspin一级代理英尚微电子本文介绍MRAM与其他内存技术的相比较。

MRAM与内存

内存选项的比较与其他内存技术选项相比,MRAM具有明显的优势(下表1)。

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表格1 MRAM与其他内存技术相比具有相对优势

Flash
这项技术利用电荷存储在覆盖在栅极氧化物上的一块浮动多晶硅(浮动栅极)上。对闪存位单元进行编程需要一个高电压场,该场能使电子加速得足够快,以克服硅与浮栅之间的氧化物的能垒。

这导致电子穿透氧化物并为浮置栅极充电,从而改变了位单元晶体管的阈值电压。电子通过氧化物的反复转移逐渐使氧化物材料磨损,在位不再起作用之前,闪存被限制为10K-1M写周期。

连续写入会在10天之内耗尽一些闪存。同时由于不涉及充电或放电,MRAM可以承受无限的写入周期。编程过程中会旋转磁极,这是一种无损且无损的操作。

在编程期间,闪光灯需要高压才能使电子穿过氧化物材料。MRAM使用产生磁场的电流来编程自由层。此外,闪存对存储器阵列的大块执行编程器擦除操作。MRAM在单个地址上执行写入。

SRAM
SRAM使用保持CMOS逻辑电平的有源晶体管,需要电源才能保留存储器内容。MRAM存储器的内容保持在其自由磁性层的极性中。由于该层是磁性的,即使没有电源也可以保持其状态。

随着技术不断缩小SRAM单元的体积,较小的几何器件往往会泄漏更多电流。对于单个单元来说,这种泄漏很小,但是当与存储设备中的数百万个单元相乘时,泄漏就变得很明显。随着技术的萎缩,这种影响有望保持。鉴于MRAM的非易失性,可以在系统中使用掉电技术以实现零电流泄漏。

电池供电的SRAM
它由一个SRAM单元和一个包装在同一包装中的电池组成。该非易失性存储器使用电池电量来保留存储器内容。同时MRAM不需要电池来保存数据,并且以比电池后备SRAM更快的速度执行读/写操作。这样可以提高可靠性并消除与电池处理有关的环境问题。

EEPROM
与MRAM相比,该独立存储器的编程速度要慢得多,并且写入循环能力有限。

NVSRAM
也称为非易失性SRAM,它结合了SRAM和EEPROM功能。它会在断电时将数据从SRAM存储到EEPROM。但是数据传输非常慢,并且在数据传输期间需要大的外部电容器来保持NVSRAM的电源。MRAM提供了更快的写入速度,可以在正常的系统操作期间写入数据。

因此在掉电期间最少的数据传输是必需的。使用MRAM的应用程序也可以受益于安全写入存储器而无需使用大型外部电容器。

FRAM
另一个非易失性RAM铁电RAM(FRAM)具有典型的小型阵列大小,范围从4Kbit到1Mbit。阵列尺寸很小,因为该技术的可扩展性有限,无法进一步缩小位单元的尺寸。

没有这种可伸缩性限制,MRAM可以提供更大的内存阵列。而且MRAM的编程速度比FRAM快。一些FRAM具有有限的循环能力(例如100亿个循环)。他们还需要在读取后刷新存储器,因为该操作会破坏正在读取的位单元的内容。

DRAM
使用此技术,必须经常刷新内存以保留数据。

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