Yeni tip dönüş aktarım torku manyetik rasgele erişim belleği: 14 nanosaniyeye kadar yazma hızı!
Kılavuz
Son zamanlarda, Japonya'daki Tohoku Üniversitesi'nin bilimsel araştırma ekibi, Nesnelerin İnterneti ve yapay zeka için bir önbellek olarak kullanılabilen, 128 Mb depolama yoğunluğuna ve 14 nanosaniye yazma hızına sahip bir döndürme transfer torku-manyetik rastgele erişim belleği (STT-MRAM) geliştirdi. kullanın. Dünyadaki 100Mb'den fazla depolama yoğunluğu ile gömülü bellekler arasında en hızlı yazma hızıdır.arka fon
İnsanoğlu "bilgi patlaması" çağında. Genelde kullandığımız bilgisayarlar ve elektronik ürünler çok fazla bilgiyi işlemeye ihtiyaç duyar, peki bu bilgiler (programlar ve veriler) nereye yerleştirilecek?
Cevap: Hafıza. Bellek, her bilgisayar sisteminde, depolama çözümünde ve mobil cihazda kullanılan temel bileşenlerden biridir.
(Resim kaynağı: IBM Research Institute)
Şu anda, ana akış belleği rastgele erişim belleği (RAM) ve flash bellek (Flash) ile temsil edilmektedir. RAM hızlı bir okuma ve yazma hızına sahiptir, ancak verileri uzun süre saklayamaz.Güç kapalıyken depolanan veriler kaybolur. "Uçucudur"; Flash, verileri kaydedebilir ve elektrik kesintisi durumunda bile verileri uzun süre saklayabilir. Uçucu ", ancak okuma ve yazma hızı iyi değil.
Son yıllarda, gelişen mobil bilgi işlem, bulut bilgi işlem ve büyük ölçekli veri merkezlerinin tümü, yüksek kapasite, yüksek hız ve düşük güç tüketimi gibi depolama teknolojilerinde giderek artan gereksinimleri ortaya koydu.
Bu nedenle, bilim adamları RAM hızını Flash'ın uçuculuğunun olmamasıyla birleştirmeyi ve manyetik rasgele erişim belleği (MRAM) ve dirençli rasgele erişim belleği (RRAM) gibi yeni nesil bir belleğin gelişimini keşfetmeyi umuyor.
MRAM'ın ikinci nesil ürünü olan Spin Transfer Tork-Manyetik Rasgele Erişim Belleği (STT-MRAM) son dönemde dikkatleri üzerine çekti.
STT-MRAM nedir?STT-MRAM'da, elektronların spini, spin polarize akım tarafından hızla ters çevrilir. Bu etki "manyetik tünel bağlantı (MTJ)" veya "döndürme valfi" ile gerçekleştirilir STT-MRAM, STT tünel birleşimini (STT-MTJ) kullanır. Akım manyetik tabakadan geçtiğinde, polarize olacak ve spin-polarize bir akım oluşturacaktır. Spin elektronu, spin momentumunu serbest katmanın manyetik momentine aktarır, böylece spin manyetik katmanın manyetik momenti spin momentumunu alır ve sonra yön değiştirir.Bu işleme spin transfer momenti denir. Bu nedenle STT-MRAM bilgi yazımını spin akımı ile gerçekleştirir.
(Resim kaynağı: referans [2])
STT-MRAM'deki veriler, doğal radyasyon direnci, yüksek güvenilirlik ve neredeyse sınırsız okuma ve yazma sürelerine sahip manyetik bir durumda saklanır. DRAM'den farklı olarak STT-MRAM, güç yenileme gerektirmez ve okuma işlemi depolanan verileri yok etmez, böylece sistem düzeyinde düşük güç tüketimi ve düşük gecikme sağlar. Mevcut NAND Flash ile karşılaştırıldığında, yazma hızı 100.000 kat daha hızlıdır ve okuma hızı yaklaşık 10 kat daha hızlıdır. Dahası, STT-MRAM çalışırken sadece az miktarda elektrik gerektirir ve kullanılmadığında hiç elektrik gerektirmez.
Yeni nesil bir depolama teknolojisi olarak, STT-MRAM yongasının boyutu önemli ölçüde azaltıldı, ancak okuma ve yazma hızı büyük ölçüde iyileştirildi. Bu nedenle, özellikle mobil cihazlarda yerleşik bellek için uygundur. Özellikle Nesnelerin İnterneti ve yapay zeka teknolojilerinin hızla gelişmesiyle STT-MRAM'ın daha büyük bir rol oynaması bekleniyor.
Şu anda, GlobalFoundries, Samsung (Samsung), TSMC (TSMC), United Microelectronics (UMC) ve diğer büyük yarı iletken üretim tesisleri, STT-MRAM'ı seri üretime aktif olarak teşvik ediyor.
Yenilikçilik
Son zamanlarda, Japonya'daki Tohoku Üniversitesi'nden Profesör Tetsuo Endoh liderliğindeki bir bilimsel araştırma ekibi, 128Mb depolama yoğunluğu ve 14 nanosaniye yazma hızıyla STT-MRAM'ı başarıyla geliştirdi.Bu, Nesnelerin İnterneti ve yapay zeka gibi bir önbellek gibi gömülü bir bellek olarak kullanılabilir. Şu anda 100Mb'den daha yüksek depolama yoğunluğu ile yerleşik bellekler arasında dünyanın en hızlı yazma hızıdır ve büyük kapasiteli STT-MRAM'ın seri üretiminin önünü açacaktır.
(Resim kaynağı: Northeastern Üniversitesi)
teknoloji
STT-MRAM'ın mevcut kapasite aralığı 8Mb ~ 40Mb'dir. Ancak STT-MRAM'ı daha pratik hale getirmek için depolama yoğunluğunu arttırmak gerekir. Yenilikçi Entegre Elektronik Sistemler Merkezi (CIES) ekibi, STT-MRAM'ın depolama yoğunluğunu artırmak için STT-MRAM'deki manyetik tünel bağlantılarını (MTJ'ler) entegre etmek için CMOS teknolojisini kullanarak yoğun bir geliştirme başlattı. Bu ayrıca, önbellek ve yerleşik flash bellek ile temsil edilen yerleşik belleklerin güç tüketimini de önemli ölçüde azaltacaktır.
Manyetik tünel bağlantısı, bir dizi proses geliştirme yoluyla minyatürleştirilebilir. Daha yüksek yoğunluklu STT-MRAM için gerekli bellek boyutunu azaltmak için, manyetik tünel bağlantısı, yarı iletken cihazların katmanları arasında iletken bağlantılar oluşturan küçük açıklıklar olan delikler aracılığıyla doğrudan oluşturulabilir. Araştırma ekibi, boyutu küçültülmüş bellek hücrelerini kullanarak, 128Mb depolama yoğunluğuna sahip bir spin transfer torku-manyetik rastgele erişim belleği tasarladı ve bir yonga üretti.
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi: (a) 128Mb depolama yoğunluğuna sahip STT-MRAM model görüntüsü (b) Yazma hızı ile güç kaynağı voltajı arasındaki Shmoo grafiği, her hızda ve voltajda ölçülen çalışma bit hızını gösterir Renk derecesi.
(Resim kaynağı: Northeastern Üniversitesi)
değer
Üretilen çipte, araştırmacılar alt dizinin yazma hızını ölçtüler. Sonuç olarak, 1.2V'luk düşük güç kaynağı voltajı altında, yüksek hızlı çalışma 14 nanosaniyeye ulaşabilir. Şimdiye kadar bu, 100Mb'den fazla depolama yoğunluğuyla STT-MRAM için dünyanın en hızlı yazma hızıdır.
Anahtar kelime
Hafıza, dönüş, manyetizmaReferans
[1] https://www.tohoku.ac.jp/en/press/128mb_stt_mram_worlds_fastest_write_speed.html
[2] https://www.mram-info.com/stt-mram
