mram是一种非易失性存储器,可与其他的nvm技术相媲美,如闪存,英特尔的optane,以及fram和rram(图1)。每种nvm都有自己的优缺点。虽然mram的扩展性好,但其容量仍远低于nand闪存, ssd中的高密度存储介质大都是nand闪存。
1.嵌入式mram(emram)现在具有竞争力,可以在未来取代nor闪存等技术。(由coughlin associates和objective analysis提供)
关于mram有很多传说。有趣的是它有可能取代sram,特别是在使用sram进行代码存储的嵌入式应用中。德州仪器(ti)在其16位msp430微控制器中使用fram进行代码和数据存储。然而,fram在更精细的几何形状方面不能像mram那样扩展,尽管它对于它所占用的空间来说是理想的。
嵌入式mram(emram)具有快速读/写和高耐用性等优点(图2)。对于芯片开发商而言,mram主要是由硅工艺代工商提供支持的。这使得emram能够以最小的成本结合到新的芯片设计中。
emram具有读/写速度快、耐用性高等优点。(由intuitive cognition consulting提供)
mram需要沉积20个独特的分子层以形成磁隧道结(mtj,ssdfans蛋蛋注:茅台酒)。这些需要在芯片制造的蚀刻过程中来维持(图3)。
mram需要沉积20个分子层(顶部)。硅代工厂可以处理这项任务,而不会影响结构。(由intuitive cognition consulting提供)
开发人员还在位单元大小和架构方面进行权衡(图4)。1t-1mjt单元(左)是最小和最快的,但它具有最低的retention特性。读取过程可能存在可靠性问题,并且感测放大器更难以设计。1t-1mjt plus单元比1t-1njt大30%,但它具有良好的读性能和较慢的写性能,具有更好的retention功能。2t-2mjt提供最佳的retention特性,但占用空间也更大。它的感测放大器易于设计;但写操作可能很棘手。
1t-1mjt单元(左)是最小且最快的,但它具有最低的retention特性。1t-1mjt plus单元(中间),大30%,写入速度较慢但retention特性较高。2t-2mjt提供最佳的retention,但占用空间更大。
如今,采用emram代替嵌入式闪存相对容易(图5)。emram位单元较小,但需要更多的ecc以实现高可靠性。mram不需要闪存写入时所需的高压支持。mram将不再需要较大的高精度电压基准的感测放大器。此外,mram设计通常使用更宽的总线以获得更好的性能。
emram与嵌入式闪存相比较。虽然mram需要更多ecc以实现高可靠性,但它不需要闪存写入所需的高压支持。
mram的一家供应商是numem,它为面向的低功耗的emram内核提供ip。他们与所有主要的硅代工厂进行合作。numem正在展示其中一些代工厂生产的mram芯片。
mram已经在许多应用中使用,特别是用于存储系统中的nvm高速缓存,例如sas / sata raid控制器,替代dram后,就消除了对超级电容或备用电池的需要。
everspin technologies的mram技术也用于ibm最新的19-tb flashcore模块(fcm)。nvme ssd使用64层tlc nand作为主要的存储介质,mram作为缓存。如果使用mram代替dram或sram,这将减少ssd内部电容的数量。该ssd还具有压缩和安全选项,包括fips 140认证。
未来采用emram的soc将扩展mram缓存的市场。由于emram的优势可以为许多应用提供显著的竞争优势,因此大多数新的emram soc设计都会保密。
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