MRAM

La MRAM (RAM magnetorresistiva o magnética) (en inglés: magnetoresistive random-access memory) es un tipo de memoria no volátil que ha estado en desarrollo desde los años 90. El desarrollo continuado de la tecnología existente, principalmente Flash y DRAM, han evitado la generalización de su uso, aunque sus defensores creen que sus ventajas son tan evidentes que antes o después se convertirá en la tecnología dominante para todos los tipos de memorias.[1]

Descripción

A diferencia de la RAM convencional los datos no se almacenan como carga eléctrica o flujos de corriente, sino por medio de elementos de almacenamiento magnético. Los elementos están formados por dos discos ferromagnéticos, cada uno de los cuales puede mantener un campo magnético, separados por una fina capa de aislante. Uno de los dos discos se sitúa en un imán permanente con una polaridad dada; el otro variará para adecuarse al de un campo externo. Una malla de estas celdas forma un chip de memoria.

La lectura se realiza midiendo la resistencia eléctrica de la celda. En general, una celda se selecciona con base en la alimentación de un transistor asociado que conduce la corriente desde una línea de alimentación a través de la celda a tierra. El efecto túnel provoca cambios en la resistencia de la celda según la orientación de los campos de los dos discos. Midiendo la corriente generada, puede calcularse la resistencia y a partir de ésta la polaridad del disco escribible. En general suele considerarse '0' si la polaridad de ambos discos es la misma (el estado de menor resistencia).

La escritura puede realizarse de varias maneras. La más sencilla es que cada celda esté situada entre dos líneas de escritura que formen un ángulo adecuado entre sí por encima y debajo de la celda. Con la corriente se induce un campo magnético en la unión, y este campo influye en el disco escribible. Este patrón de operación es similar al de la memoria de núcleo de ferrita de los años 60. Es necesaria una cantidad significativa de corriente para generar el campo magnético lo que limita su uso en dispositivos con necesidades de bajo consumo. Además, conforme el tamaño se escala, los campos generados pueden solapar varias celdas con las escrituras falsas resultantes. Este problema parece imponer un tamaño de celda relativamente grande. Aunque se intentó solucionar con dominios circulares y la magnetorresistencia colosal, no parece que esta solución se esté desarrollando últimamente.

Otro enfoque realiza una escritura en varias fases por medio de una celda multinivel. La celda contiene ahora un material antiferromagnético en el que la orientación magnética se alterna en la superficie. Los niveles fijos y libres están formados ahora por pilas de varios niveles aisladas por un nivel de acoplamiento. La estructura resultante sólo tiene dos estados estables, que pueden cambiarse (toggling) ajustando el retraso relativo en la señal de escritura propagada por cada una de las dos líneas, provocando una rotación del campo. Cualquier voltaje que no sea el completo aumenta la resistencia de forma que las celdas que compartan una de las líneas de escritura no se ven afectadas. Esto permite celdas más pequeñas.

Una técnica más reciente se basa en la transferencia de torsión de spin (spin torque transfer o spin transfer switching). Utiliza electrones polarizados (con su momento de spin alineado) para realizar la torsión sobre los dominios magnéticos. En concreto, si los electrones que fluyen a una capa han de cargar su spin, se genera una fuerza de torsión que se transfiere a la capa próxima. De esta forma se reduce la corriente necesaria para realizar la escritura a aproximadamente el mismo nivel de la lectura.[2] Se sospecha que la celda MRAM clásica sea difícil de producir en gran densidad por la cantidad de corriente necesaria para la escritura, algo que este método evita. El problema es que, por el momento, el transistor de control debe conmutar más corriente y debe mantener la coherencia de spin. En todo caso, la corriente de escritura es mucho menor que en las otras variantes.

Esquema simplificado de una celda MRAM.
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