資源描述：
《解析新型存儲介質(zhì)MRAM.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、解析新型存儲介質(zhì)MRAM 我想各位肯定也有過類似經(jīng)歷：辛辛苦苦編輯的文檔，由于沒有及時(shí)保存，被突如其來的斷電（熊孩子關(guān)機(jī)、跳閘、停電等），弄得你的工作付諸東流?！ 槭裁磾?shù)據(jù)沒有保存，掉電就丟失了呢？因?yàn)槲覀兙庉嬑臋n等操作，都是在內(nèi)存中進(jìn)行的。內(nèi)存是揮發(fā)性介質(zhì)，掉電后數(shù)據(jù)就丟失。而硬盤是非揮發(fā)性介質(zhì)，數(shù)據(jù)一旦保存，即使遇到異常掉電情況，上電后數(shù)據(jù)還在?！ ?nèi)存（Memory）和硬盤（Storage），作為存儲介質(zhì)，由于不同的特性，它們之間的界限還是很明顯的。內(nèi)存由于其訪問速度快的特點(diǎn)，用以存放程序
2、運(yùn)行代碼和數(shù)據(jù)；硬盤（HDD或者SSD）由于其非揮發(fā)性特點(diǎn)，用以長久存放用戶文件數(shù)據(jù)。有沒有一種這樣的存儲介質(zhì)，既具有內(nèi)存速度快的特點(diǎn)，還具有硬盤非揮發(fā)性的特點(diǎn)？ 有！今天我要介紹的MRAM就是這樣一種新型存儲介質(zhì)。 什么是MRAM 何為MRAM?百度百科是這樣說的： “MRAM(MagneticRandomAccessMemory)是一種非易失性(Non-Volatile)的磁性隨機(jī)存儲器。它擁有靜態(tài)隨機(jī)存儲器（SRAM）的高速讀取寫入能力，以及動態(tài)隨機(jī)存儲器（DRAM）的高集成度，而且基
3、本上可以無限次地重復(fù)寫入?！薄 澲攸c(diǎn)： MRAM是非揮發(fā)性介質(zhì)； MRAM是磁性隨機(jī)存儲介質(zhì)； MRAM具有RAM的讀寫速度； MRAM可接近無限次寫入?！ RAM特點(diǎn) 我們來看看MRAM有哪些特性?！ ∈紫瓤纯碝RAM有多快。 從上圖可以看出，MRAM（SpinTorqueMRAM）的讀寫速度跟DRAM差不多。3D-Xpoint、PCM等新型存儲介質(zhì)，在寫速度方面跟MRAM相差二三個(gè)數(shù)量級。所有新型存儲介質(zhì)中，MRAM是唯一一個(gè)真正做到和DRAM一個(gè)級別訪問速度的介質(zhì)。 從上
4、圖我們還可以看到，MRAM非常耐寫，1后面跟了很多很多0，可以認(rèn)為是長生不老。 除此之外，MRAM還具有很好的數(shù)據(jù)保持性和寬的工作溫度范圍。 總結(jié)一下MRAM的特點(diǎn)： 基于閃存的SSD，由于每個(gè)block壽命有限，因此SSD固件需要做磨損均衡（wearleveling）算法。MRAM由于長生不老的特點(diǎn)，固件就無需實(shí)現(xiàn)wearleveling了?！ ￠W存不能覆蓋寫（寫之前需擦除block），因此SSD固件需要做垃圾回收。MRAM可以原地更新，因此不存在垃圾回收之說。 MRAM數(shù)據(jù)存儲原理
5、 我們知道（不知道的參看《閃存基礎(chǔ)》），閃存數(shù)據(jù)存儲在浮柵晶體管，通過往浮柵極注入電子的多少來表示邏輯“0”和“1”?！ ∧敲?，MRAM存儲原理是什么呢？ MRAM的存儲單元是MTJ(“茅臺酒”，MagneticTunnelJunction，磁性隧道結(jié)）+一個(gè)晶體管： MTJ由三層組成： 最下面是自旋方向固定的一層（可以認(rèn)為磁性方向固定），中間是隧穿層，最上面自由層的自旋方向可以發(fā)生變化，向左或者向右。當(dāng)最上層自旋方向與最下層自旋方向一致時(shí)，MTJ具有低電阻；當(dāng)最上層自旋方向與最下
6、層自旋方向相反時(shí)，MTJ具有高電阻。因此，MRAM通過判斷MTJ是低電阻還是高電阻，來感知“1”（低阻態(tài)）或者“0”（高阻態(tài)）。 寫入數(shù)據(jù)的過程如下圖，相互垂直的一系列電流相當(dāng)于經(jīng)緯線，通過嚴(yán)格控制電流，可以精準(zhǔn)地在二者相交的地方產(chǎn)生合適的磁場，從而改變最上面一層自旋方向。 當(dāng)最上層的（FreeLayer）一旦自旋方向確定后，它不會因?yàn)榈綦姸l(fā)生自旋方向改變，因此，MRAM是非揮發(fā)性存儲介質(zhì)?！ ∩厦婷枋龅钠鋵?shí)是第一代MRAM，即ToggleMRAM?！ oggleMRAM可以有效抵抗高輻
7、射以及高溫環(huán)境，因此可以用于軍事及航天領(lǐng)域?！ 〉玊oggleMRAM的缺點(diǎn)是： 功耗相對高； 集成度做不上去（尺寸越小，寫干擾大）。 第二代MRAM叫做STT-MRAM,Spin-TransferTorqueMRAM,其存儲單元也是MTJ+一個(gè)晶體管。不過，MTJ的自旋方向是上下，而不是左右；另外，它寫入方式與ToggleMRAM不同，STT-MRAM使用自旋極化的電流來控制最上層的自旋方向?！ ∨cToggleMRAM相比，STT-MRAM具有以下特點(diǎn)： 速度更快； 更加節(jié)能； 集
8、成度更高。 MRAM應(yīng)用場景 MRAM兼有DRAM的訪問速度和硬盤的非揮發(fā)性，它把內(nèi)存和硬盤合二為一?！ ∫虼耍梢詰?yīng)用在任何需要快速訪問（低延遲和高性能）但又希望掉電后數(shù)據(jù)不丟失的場合?！ 』氐介_頭發(fā)生在我身上的那個(gè)場景，如果我電腦配了MRAM，那么即使熊孩子按了我電腦電源，開機(jī)后我未保存的文檔還是在那的?！ RAM發(fā)展現(xiàn)狀 家有熊孩子的朋友可能要問，這么牛逼的東西，哪里有得賣？ MRAM不是只存在實(shí)驗(yàn)室，Everspin公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，包括Toggl
