【产品】​瑞萨新型MRAM系列,业界领先的非易失性存储器,4Mb到16Mb高存储密度

2020-07-31 Renesas

人工智能、物联网等技术的发展为传统设备赋予了智能化需求,而存储器作为智能化设备不可或缺的器件,更是有着广阔的发展前景。然而随着半导体工艺特征尺寸的不断缩小,传统的存储器似乎遇到了瓶颈:其中,DRAM受限于EUV光刻技术,发展缓慢,而平面NAND也面临着微缩的限制,最终朝着垂直方向转变。在传统存储技术迫切寻求革新的需求下,一种新型的非易失性存储技术——磁阻随机存储器(MRAM)正在进入大众的视野,或能成为下一代存储技术的突破口。


磁阻随机存储技术的基本原理

磁阻随机存取存储器MRAM(Magnetic Random Access Memory) 是一种利用读取磁阻大小为原理的新型非易失性(Non-Volatile)随机存储器。其拥有静态随机存储器(SRAM)的高速读取写入能力,以及动态随机存储器(DRAM)的高集成度,而且基本上可以无限次地重复写入。


与传统的RAM技术不同,MRAM不以电荷或电流存储数据,而是由磁性隧道结MTJ (Magnetic tunnel junction)磁性存储数据。MTJ 是MRAM的基本存储单元,其核心部分是由两个铁磁金属层夹着一个隧穿势垒层构成类似于三明治结构的纳米多层膜。其中一个铁磁层被称为参考层或固定层,它的磁化沿易磁化轴方向固定不变。另一个铁磁层被称为自由层,它的磁化有两个稳定的取向,分别与参考层平行或反平行。这将使磁隧道结处于低阻态或高阻态,该现象被称为隧穿磁阻效应。得益于磁隧道结的隧穿磁阻值的不断提高,MRMA在速度、面积、写入次数和功耗等方面拥有巨大优势。


瑞萨高性能MRAM系列,业界领先的非易失性存储器

瑞萨电子的新型MRAM器件系列,采用垂直磁隧道结STT(自旋转移矩效应)新专利技术,具有长期数据保留功能和快速串行接口。不仅如此,该系列产品还具有广泛的存储密度和耐高工作温度,因此适用于从需要快速备份数据检索的工厂自动化设备到需要长期数据存储的医疗数据单元的各种应用。 


狭路相逢 创新者胜

与其它非易失性存储器相比,瑞萨高性能MRAM产品具有读取速度快、存储密度高、寿命长、电压低等特点。在众多存储器中FRAM的性能与MRAM类似,但是瑞萨的MRAM器件可提供更高的密度和更高的耐久性。

瑞萨MRAM系列拥有从4Mb到16Mb的高存储密度,并且允许以10 e16周期的超高寿命连续覆盖数据。对于设备操作,瑞萨MRAM产品允许几乎无休止的写入周期、连续的数据日志记录和事件记录,而没有写入延迟。
不仅如此,瑞萨MRAM产品具备快速、简单的内存访问性能,该产品拥有非常低延迟的写入和读取操作。与传统闪存相比较,MRAM不需要笨拙的块级擦除器,因此,MRAM设备的写入操作非常干净且能够进行位级数据访问。此外,瑞萨MRAM系列的读写速度最高可达108 Mhz,远超其它类型的非易失性存储器。这些特性意味些着,当设备发生功率损失(计划的或意外的)时,MRAM允许设备访问配置设置、调出序列和控制代码,从而使设备能够进行快速的系统恢复。
瑞萨MRAM系列还拥有1.71V至3.6V的低工作功率以及-40°C至105°C的宽工作温度范围。此外,它还提供了SDR和DDR模式的SPI、DPI、QPI的可配置接口,并且在一块单片芯片中有足够的内存。可以帮助工程师简化设计,缩短研发时间。


瑞萨高性能MRAM应用领域

1 工业控制和监视:存储用途包括实时数据存储,快速备份数据检索和机器操作程序代码。

2 多功能打印机:控制代码和用户设置存储,用于维护计划的使用情况数据日志以及用于检索单个事务的缓存缓冲区。

3 机器人:控制代码,配置文件和设置。通常非易失性存储器越大,机器人可以执行的指令越多。

4 数据交换机和路由器:存储系统配置,用户设置和固件。安全性和身份验证设置也将被存储。

5 助听器:将不同的用户操作设置存储在用户喜欢的各种活动和声音响应中。用户喜欢的设置,例如在不同使用和环境条件下的音量和音频频率,会被存储和激活。

6 数据驱动器:MRAM很快将广泛实现为固态存储(SSD)。


随着AI、物联网等领域的兴起,使得大数据的应用越来越广泛,而这些新兴领域在不断推进着存储器追赶先进制程的脚步,读取速度快、存储密度高、寿命长、电压低、尺寸更小成为存储技术急需突破创新的难题。瑞萨高性能MRAM系列产品的出现,可以在以上几个方面弥补传统存储技术的不足,打破制约存储技术发展的瓶颈。

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  • 大周 Lv5. 技术专家 2020-08-06
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  • EricSun Lv6. 高级专家 2020-08-05
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