В этом месяце IBM отметила 20-летний юбилей проекта разработки магниторезистивной памяти с произвольным доступом (MRAM). Изначально цель ставилась в управлении ячейкой при помощи электромагнитного поля. Сейчас проект трансформировался в разработку ячейки памяти с записью информации при помощи передачи момента вращения спина электроном. Такой тип памяти получил название STTMRAM (spin-transfertorque MRAM).

Вместе с IBM над этим проектом работало много партнеров. Первым была компания Motorola. Затем — компании Infineon, TDK, Micron и другие. Благодаря участию специалистов из этих компаний проект удалось превратить из чисто теоретической концепции в реальную технологию. В течение нескольких лет ряд технических проблем мешал масштабировать память до высокой плотности. Но эту проблему все же удалось решить. И сейчас мы вместе с компанией Samsung подошли к завершающему этапу. Можно сказать, что разработка уже близка к коммерческому запуску. Сейчас основная задача решена, специалисты оптимизируют основную технологию и вспомогательные инструменты. Главным достижением работы с Samsung стал перевод структуры ячейки из горизонтальной в вертикальную.

Сейчас уже готов тестовый образец памяти STTMRAM. Размер рабочей части ячейки составляет 11 нм. Соответственно, память такого типа будет производиться по 10-нм техпроцессу. Скорость доступа к ячейке составляет около 10 нс. По этому параметру новая память стоит рядом с DRAM, а не NAND-флэш. STTMRAM позиционируется как основная память с практически бесконечным ресурсом на перезапись.

Еще одним достоинством новинки является пониженное в сравнении с традиционными типами памяти энергопотребление — на запись требуется всего 7,5 мкА.

Технология переноса спинового момента (spin-torque-transfer-STT) или переключения с помощью переноса спина использует электроны с определенным состоянием спина (т.н. поляризованных электронов). При прохождении через ферромагнитный слой эти электроны изменяют собственный магнитный момент слоя и переориентируют его намагниченность… Такой способ позволяет уменьшить величину тока, которая нужна для записи данных в ячейку памяти. Потребление энергии при чтении и записи становится практически одинаковым. В случае традиционной MRAM технологии при увеличении плотности размещения ячеек памяти требуется увеличить и ток, необходимый для записи. Новая технология будет актуальна для техпроцесса 65 нм и меньше.

У магниторезистивной памяти примерно равное с SRAM быстродействие и такая же плотность ячеек. Но энергопотребление у MRAM гораздо ниже, чем у DRAM. Кроме того, как говорилось выше, эта память не деградирует с течением времени. В комплексе эти свойства магниторезистивной памяти делают ее действительно универсальной. Она может заменить сразу несколько типов памяти, включая SRAM, DRAM, EEPROM и Flash. Это приведет к унификации памяти на различных устройствах и в разных типах накопителей.

«Благодаря своим преимуществам чип MRAM может заменить сочетание SRAM и flash-памяти в некоторых типах устройств, работающих с не слишком ресурсоемкими приложениями. Но наша долгосрочная цель — разработка решения на основе SpinTorqueMRAM для серверов IBM», — говорит доктор Дэниел Ворледж (Dr.DanielWorledge), один из руководителей проекта по разработке памяти нового типа в IBMResearch.