[科普中国]-磁随机存储器

MRAM是指以磁电阻性质来存储数据的随机存储器，它采用磁化的方向不同所导致的磁电阻不同来记录0和1，只要外部磁场不改变，磁化的方向就不会变化。不像DR AM为了耍保持数据需电流不断流动，MRAM不需要刷新的操作。从原理上来看。MRAM的次数近乎无限次，片读取和写入速度接近SRAM。此外，穿隧式磁电阻材料有半导体材料所不具有的电阻值大的特点，使得其组件的功耗低。

简介MRAM是指以磁电阻性质来存储数据的随机存储器，它采用磁化的方向不同所导致的磁电阻不同来记录0和1，只要外部磁场不改变，磁化的方向就不会变化。不像DR AM为了耍保持数据需电流不断流动，MRAM不需要刷新的操作。从原理上来看。MRAM的次数近乎无限次，片读取和写入速度接近SRAM。此外，穿隧式磁电阻材料有半导体材料所不具有的电阻值大的特点，使得其组件的功耗低。

历史磁阻内存的概念几乎是和磁盘记录技术同时被提出来的。但是众所周知，内存读写的速度需要达到磁盘读写的速度的100万倍，所以不能直接使用磁盘记录技术来生产内存。磁阻内存的设计看起来并不复杂，但是对材料的要求比较高。

磁致电阻现象虽然150年前就由英国科学家威廉·汤姆森(Williams Thomson)发现，但是对于一般的材料而言，它是比较微弱的一种效应。也就是说，由于磁场变化带来的电阻变化并不显著，在电阻变化小于40%的时候，用三极管很难判断出来本来就很微小的电流变化。

不过，最近的材料和工艺的进步使得该技术有了突破性的进展，1995年摩托罗拉公司(后来芯片部门独立成为飞思卡尔半导体)演示了第一个MRAM芯片，并生产出了1MB的芯片原型。

2007年，磁记录产业巨头IBM公司和TDK公司合作开发新一代MRAM，使用了一种称为自旋扭矩转换(spin-torque-transfer , STT)的新型技术，利用放大了的隧道效应(tunnel effect)，使得磁致电阻的变化达到了1倍左右。而此次东芝展出的芯片也正是利用了STT技术，只是进一步地降低了芯片面积，在一枚邮票见方的芯片上做出了1GB内存，这也使得世界看到了磁阻内存的威力——它的记录密度是DRAM的成百上千倍，速度却所有现有的内存技术都要快。大密度、快访问、极省电、可复用和不易失是磁阻内存的五大优点，这使它在各个方面都大大超过了现有的甚至正在研发的存储技术——闪存太慢、SRAM和DRAM易挥发、铁电存储器FRAM可重写次数有限、晶相存储不易控制温度……MRAM可以说是集各个技术的优点于一身的高质量产品。

目前，MRAM已经在通信、军事、数码产品上有了一定的应用。2008年，日本的SpriteSat卫星就宣布使用飞思卡尔半导体公司生产的MRAM替换其所有的闪存元件。预计在今后的一、两年里，它就能够实现量产，我们在打开计算机时，也就不再需要等待了。

优点MRAM兼具非易失、高速度、高密度、低耗等各种优良特性，所以被认为是电子设备中的理想存储器。另外，MRAM由于是金属材料为主，因此抗辐射能力远较半导体材料强 。

与现有的静态存储器SRAM、动态存储器DR AM和快闪存储器 Flash相比，MRAM性能都足非常优秀的。

MRAM所带来的另一个好处：允许将多种存储器功能集成到一个芯片上，从而削减对多个仔储器的需求、相应的成体和设备的大小．降低系统的复杂性 ，提高成本效益并延长电池寿命1。

应用MRAM足大多数手机 、 移动设备、膝上机、PC等数字产品的存储器的潜在替代产品。从MRAM芯片技术的特性上来看，可以预计它将能解决包括计算机或手机启动慢、数据丢失、数据装载缓慢、电池寿命短等问题，明显改变消费者使用电子没备的方式．

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学