MRAM的存储原理

MRAM是一种非易失性的磁性随机存储器。它拥有SRAM的高速读取写入能力，以及DRAM的高集成度，基本上可以无限次地重复写入。专注于代理销售MRAM芯片等存储芯片供应商英尚微电子详细介绍关于MRAM的存储原理。MRAM单元的结构和目前硬盘驱动器中GMR读取头的自旋阀膜系结构相似,自旋阀的工作机理如下。

1、自旋阀
电子作为电流的载体,用的是电子的电荷,也就是说电流是电子电荷的输运。但电子不仅有电荷,而且有自旋,自旋阀就是利用电子自旋(而非电荷)作为数字信息的载体,即用自旋向上或自旋向下来表征二进制的‘0’或‘1’，并利用TMJ的量子隧道势垒对不同自旋方向的电子实现选择性通过,在这种情况下信息传输靠的是电子自旋的输运,简称自旋输运(Spin Transfer)。

2、信息的写入
为了有选择地将信息写入二维MRAM存储阵列的各存储单元，使用由位线和字线电流在MRAM单元自由层产生的合成磁场来实现。在运行时,利用编码排序使二维MRAM阵列中只有一条字线和一条位线通过电流(如图1),因而只有一个MRAM单元被选中,这时可以有两种写人状态:

(1) 电流在MRAM单元自由层内的合成磁场方向与钉扎层内的磁场方向相同

电子在自由层磁场的作用下,自旋被极化为‘向上'或‘向下’的取向。由于隧道势垒的作用,不同自旋方向的电子通过隧道结的几率不一样,如果自旋‘向上'的电子通过隧道结的几率较大,则自旋‘向下’的电子通过隧道结的几率就很小，可忽略不计。所以隧道结起到‘自旋阀’的作用。在自旋‘向上’电子通过隧道结进入钉扎层的情况下,MRAM单元表现为低阻状态,对应的写入态记作‘0’。见图1。