Магнитное запоминающее устройство с произвольным доступом (MRAM) является наиболее важным новым модулем на рынке устройств компьютерного хранения данных. Устройства MRAM сохраняют информацию в статическую память и, в то же время, предлагают быстрый доступ и неограниченные записывающие свойства.
Коммерческие MRAM доступны на рынке с 2005 г., но все они менее быстродействующие, чем другие конкурирующие энергозависимые запоминающие устройства.
Ситуацию может изменить изобретение, разработанное Федеральным физико-техническим институтом (PTB). Специальное соединение кристалла, в комбинации с динамическим запуском компонента, сокращает отклик с 2 нс до 500 пс. Это соответствует скорости обработки данных до 2 Гбит (вместо 400 Мбит). При этом сокращается потребление энергии и тепловая нагрузка, а также частота передачи ошибочных битов.
Кристаллы применяемых быстродействующих запоминающих устройств, таких как DRAM и SRAM, имеют один решающий недостаток: в случае перебоя в подаче электроэнергии, сохраняемая на них информация безвозвратно теряется.
MRAM обещает положить этому конец. В MRAM цифровая информация сохраняется не в форме электрического заряда, а посредством магнитного выравнивания ячеек запоминающего устройства (ЗУ). Устройства MRAM являются широкоуниверсальными кристаллами ЗУ, так как помимо энергонезависимого хранения информации они обеспечивают более быстрый доступ, высокую степень интеграции и неограниченное количество циклов записи и чтения.
Однако, настоящие модели MRAM недостаточно быстродействующие, чтобы обойти наилучшие конкурирующие устройства. Время программирования магнитного бита равняется 2 нс. При ускорении процесса возникают некоторые ограничения: в процессе программирования происходит магнитное возбуждение не только необходимых ячеек ЗУ, но и большого количества других ячеек. Это возбуждение ослабляется очень медленно - его затухание может занять до 2 нс и, в течение этого времени, невозможно программировать другие ячейки кристалла MRAM. В результате, максимальная частота тактовых импульсов MRAM ограничивается до 400 Гц.
С целью устранения недопустимых ошибок в записи при увеличении скорости ученые PTB интегрировали в конструкцию MRAM «баллистический битовый запуск». Теперь магнитные импульсы для программирования выбираются особым способом, при котором другие ячейки практически не возбуждаются. С помощью этого импульса магнитизация ячейки, которую необходимо включить, выполняет половину приблизительного оборота (180°), в то время как ячейка, состояние хранения которой должно остаться неизменным, выполняет полный приблизительный оборот (360°). В обоих случаях магнитизация после затухания магнитного импульса находится в состоянии равновесия и магнитное возбуждение не происходит.
Такой же оптимальный битовый запуск происходит и с ультракороткими переключающими импульсами менее 500 пс. При этом максимальная тактовая частота составляет более 2 ГГц. Более того, одновременно можно программировать несколько битов, что обеспечивает эффективную скорость записи на один бит, которую снова же можно увеличить более чем на один порядок. Это делает устройства MRAM конкурентоспособными по сравнению с энергозависимыми компонентами хранения данных.
По материалам Sciencedaily.com
