新式储存结构能加速MRAM市场起飞吗？

　　MRAM新创公司STT开发出一种存储器专有技术，据称可在增加数据保持的同时降低功耗，使得MRAM的自旋力矩效率提高加40%-70%。这种新式的“岁差自旋电流”(PSC)储存结构将在MRAM市场扮演什么角色?它能成为加速MRAM市场起飞的重要推手吗?

　　磁阻式随机存取存储器(Magnetic RAM;MRAM)新创公司Spin Transfer Technologies (STT)最近开发出MRAM专用技术，据称能以同步提高数据保持(retention)与降低电流的方式，增强任何MRAM阵列的性能。

　　STT技术长Mustafa Pinarbasi在IEEE国际磁学大会(International Magnetics Conference;INTERMAG)上介绍，该公司开发出所谓的“岁差自旋电流”(Precessional Spin Current;PSC)结构，可望提高MRAM的密度和零漏电流的能力。Pinarbasi在接受《EE Times》记者的电话访问时说，这种新的结构能应用于行动、数据中心CPU，以及储存、汽车、物联网(IoT)与人工智慧等(AI)领域。

　　Pinarbasi强调，这种PSC结构将有助于让MRAM元件的自旋力矩(spin-torque)效率提高40%至70%。这意味着它的数据保持能力不仅更高得多，而且还能消耗更少的电力。Pinarbasi表示，这些好处可转化为延长超过10,000倍的保持时间——因此，1小时可延长至1年以上——而写入电流则减少了。此外，随着垂直磁穿隧接面(pMTJ)越来越小，PSC结构的效率将会更高。Pinarbasi说：“我们开发的是一种模组化的结构，它确实是PMTJ元件的延伸。”。

　　MRAM新创公司STT表示，其PSC结构能将MRAM元件的自旋力矩效率提高40%～70%

　　STT业务开发资深副总裁Jeff Lewis补充道，“我们从一开始就将它打造成模组化的设计。这意味着我们能将此PSC结构添加到其他任何的pMTJ中。您可以将它视为现有MRAM设计的『涡轮增压器』。”

　　Lewis说，PSC结构可以被整合于任何MRAM制造商的现有流程中。除了生产STT-MRAM时原本使用的材料或工具，不必再另行增添，因此，该结构几乎不会对于代工厂带来任何复杂度或成本。

　　Pinarbasi说，PSC结构在工作中有两种特殊效应。一是静态的，另一种则是动态的。他进一步解释，“静电效应能够大量提高元件的数据保持能力。”

　　而动态效应则能从0切换到1，反之亦然，而且这很重要，因为静态保持能力和电流之间始终存在相关性。Pinarbasi说：“如今，我们已经将这两种效应分开来了，可以在独立提高数据保持的同时也降低电流。”

　　尽管PSC结构能让STT-MRAM解决SRAM的尺寸和成本缺点，以及DRAM的挥发性和功耗复杂度，但Pinarbasi说，STT并不仅仅将基于PSC结构的MRAM视为取代现有存储器的技术，还打算将它用于物联网、汽车和人工智慧带来的绿地机会。

　　PSC结构为特定电流提供了显著的速度增益。在125μA时，PSC的速度低于4ns，而使用4Kbit晶片和40nm元件尺寸时，pMTJ的速度还不到30ns

　　市场研究机构Coughlin Associates资深分析师兼创办人Thomas Coughlin预计，未来将会出现针对MRAM发展的原生市场，特别是嵌入式应用，而且还取代了装置内部采用SRAM或不同的存储器快取的位置。Coughlin说，“因为这些元件及其非挥发性存储器功能，很快地，市占率将会出现一些变化，同时带来新的市场发展。”

　　虽然MRAM确定将在存储器元件的未来发挥重要作用，但他说目前还处于发展的早期阶段， MRAM主要仍然用于利基型应用中。至于STT开发的PSC结构将在这个市场上扮演多么重要的角色，还有待时间的证明。Coughlin说：“打造更精巧的结构确实有其价值，它比传统的MRAM产品更有利于进一步扩展。但你必须重新审视，仔细看看它实际上如何运作。”

　　Coughlin预计，明年将会有许多的MRAM产品上市，特别是随着代工厂和主要半导体公司量产，将更加着重于嵌入式市场。“人们将会寻求差异化，而这将有助于其找到一些方法，以减轻其投入产品差异化的技术与资源。”

　　展望未来五年，Coughlin表示，MRAM将会是一个更大的利基市场。他说：“许多商用产品甚至在那之后的一、年内都还无法到位或投入使用。”