MRAM是一種非易失性的磁性隨機存儲器。所謂“非易失性”是指掉電后﹐仍可以保持存儲內(nèi)容完整,此功能與Flash閃存相同;而“隨機存取”是指處理器讀取資料時,不定要從頭開始,隨時都可用相同的速率,從內(nèi)存的任何位置讀寫信息。MRAM芯片中的存儲單元采用磁隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)來進行數(shù)據(jù)存儲。

MTJ由固定磁層﹑薄絕緣隧道隔離層和自由磁層組成。當向MTJ施加偏壓時，被磁層極化的電子會通過一個稱為“穿遂”的過程，穿透絕緣隔離層。當自由層的磁矩與固定層平行時，MTJ結(jié)構(gòu)具有低電阻;而當自由層的磁矩方向與固定層反向平行(anti- parallel)時，則具有高電阻。隨著設備磁性狀態(tài)的改變,電阻也會變化，這種現(xiàn)象就稱為“磁阻”，“磁阻”RAM也因此得名。
 
與大部分其他半導體存儲器芯片技術(shù)不同，MRAM中的數(shù)據(jù)以一種磁性狀態(tài)(而不是電荷)存儲,并且通過測量電阻來感應,不會干擾磁性狀態(tài)。采用磁性狀態(tài)存儲有2個主要優(yōu)點:

①磁場極性不像電荷那樣會隨著時間而泄漏,因此即使在斷電的情況下,也能保持信息﹔

②在兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換磁場極性時,不會發(fā)生電子和原子的實際移動,這樣也就不會有所謂的失效機制。在MRAM芯片中使用的磁阻結(jié)構(gòu)非常類似于在硬盤中使用的讀取方式。
 
MRAM單元有兩條寫人線,還有讀取電流的路徑。晶體管導通用于檢測(讀取)，截止用于編程(寫人)。為了制造高密度存儲器，MRAM單元排列在個陣列中,每個寫入線橫跨數(shù)百數(shù)千個位，另有用于進行交叉點寫人的數(shù)據(jù)線和位線，以及字線控制的隔離晶體管。在寫人操作中,電流脈沖通過數(shù)據(jù)線和位線,只寫入處在兩線交叉點上的位。在讀取操作中，目標位的絕緣晶體管被打開,MTJ上施加偏壓后﹐將產(chǎn)生的電流與參考值進行比較﹐以確定電阻狀態(tài)是低還是高。
 
 
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