В магнитной памяти с произвольным доступом (MRAM) для хранения информации используется намагниченность материала. Несмотря на множество достоинств, по плотности хранения эта память пока не может конкурировать с флэш-памятью, в которой для хранения информации используется электрический заряд. Впрочем, исследователям, похоже, удалось нащупать подход, который может изменить положение дел. За счет перехода к перпендикулярным магнитным доменам, возможно, получится уменьшить размеры ячейки до уровня, соответствующего более высокой плотности, чем у флэш-памяти.
В «обычной» MRAM две ферромагнитные площадки, каждая из которых обладает магнитным полем, разделены тонким слоем изолятора. Изменяя с помощью намагничивания ориентацию магнитного поля одной из площадок, можно создавать ситуации, когда направление намагниченности двух площадок совпадает или не совпадает — таким образом, сохраняется информация. Японские специалисты смогли задействовать другой механизм изменения намагниченности, который позволяет использовать более компактные перпендикулярные магнитные домены. Немаловажно, что в разработке используется обычный ферромагнитный материал.
Сформировав магнитные туннельные переходы, исследователи задействовали эффект туннельного магнитосопротивление — квантовомеханический эффект, который наблюдается при протекании тока между двумя слоями ферромагнетиков, разделенных тончайшим слоем диэлектрика. Сопротивление такой структуры зависит от взаимной ориентации полей намагничивания двух магнитных слоев. При перпендикулярной намагниченности слоев оно выше, в противном случае — ниже. Этот факт используется для хранения информации.
Секрет разработки заключается в переходной анизотропии на участке между ферромагнитной площадкой и туннельным переходом. Применение материала с переходом CoFeB-MgO позволило получить эффект гигантского магнитосопротивления — квантовомеханический эффект, сходный с описанным выше, который имеет место в тонких пленках из чередующихся ферромагнитных и немагнитных слоев. Он проявляется, как существенное уменьшение электрического сопротивления в зависимости от взаимной ориентации намагниченности соседних магнитных слоев. Для переключения ячейки из одного состояния в другое достаточно пропустить через нее ток силой 49 мкА.
Впрочем, MRAM все же не стоит рассматривать, как конкурента NAND — скорее, как энергонезависимую замену памяти типа SRAM. По крайне мере, пока.
Источник: EE Times