磁性随机存取内存（MRAM）技术结构剖析

MRAM与其它内存的比较

与其它目前市场上通用的内存进行比较，MRAM具有许多优势。

目前市面上主流内存技术概述

闪存：闪存技术使用保存在一个浮动多晶硅(浮动闸)上的电荷，该浮动闸覆盖在闸氧化物上。闪存位单元的编程需要一个高电压场，将电子的速度提高到足够快，以便电子能克服硅物质和浮动闸之间的氧化物的能量障碍。这就使电子能够穿过氧化物，为浮动闸充电，而浮动闸又会改变位单元晶体管的电压阈值。电子反复通过氧化物会导致氧化物逐渐消耗。因而，闪存在经过1万~100万个写入周期后就不能再使用。随着连续的写入作业，有些闪存最快可在10天内损耗。而MRAM却能忍受无限数量的写入周期，因为它没有充电或放电过程。在编程过程中，磁极是旋转的，不会产生破坏，也不会降低执行性能。

在编程过程中，闪存要求很高的电压，以吸引电子穿过氧化物。MRAM则使用电流来产生磁场，对自由层进行编程。一般来说，闪存在大的内存数组上进行编程或擦除作业。MRAM则能在单个地址上执行写入作业。

SRAM：SRAM需要电源来保留其内存内容，因为它使用了CMOS逻辑电平的晶体管。MRAM内存内容保存在自由磁层的极性内，由于该层是磁性的，因此能在无需电源的情况下保留其状态。

随着技术的发展，SRAM单元日益变小，势必会产生更多泄漏。对各个单元来说，这个泄漏很小，但是当内存组件中的单元增加到数百万个时，泄漏就相当大了。随着技术日益使SRAM单元变小，这种效应还将继续成长。由于MRAM的非挥发性，可以在系统中采用断电技术，使漏电流接近为零。

电池供电SRAM：电池供电SRAM由SRAM单元和电池组成。该内存是非挥发性的，因为电池可以提供电源，以保留内存内容。相反，MRAM则不需要电池来保留数据，MRAM的读写速度高于电池供电的SRAM。由于MRAM不需要电池，因而它也不存在电池组件降低可靠性的固有问题，因而提高了可靠性，消除了与电池处理有关的环境问题。

EEPROM：与MRAM相较，EEPROM编程速度要慢得多，写入次数也有限。

NVSRAM：NVSRAM(非挥发性SRAM)将SRAM和EEPROM结合在一起。当电源丢失时，NVSRAM将资料从SRAM保存到EEPROM上。然而，将数据传输到EEPROM的速度非常慢，因此NVSRAM上需要一个大型外部电容器以保持电源，同时进行数据传输。MRAM具有写入作业速度更快的优势，可在系统正常执行期间写入数据。因此，当电源丢失时仅需传输最少的数据。采用MRAM的应用可在无需使用大型外部电容器的情况下，安全地将数据写入内存，进而从中受益。

FRAM：Ferroelectric RAM(铁电内存)是一种非挥发性RAM，一般来说，它的数组规模比较小，只有4KB到1MB，原因在于FRAM技术的可扩展性非常有限，进一步压缩了位单元大小。而MRAM就没有受到与FRAM相同的可扩展性限制，因此可以实现更大的内存数组。

MRAM的编程速度比FRAM快。有些FRAM的读写次数限制在100亿次周期。此外，由于读取作业会破坏正在读取的位单元内容，因此有些FRAM也要求在执行读取作业后刷新内存。

DRAM：动态RAM要求频繁刷新内存以保留数据，而MRAM则不要求刷新内存。