Магнитная память произвольной адресации (MRAM - magnetic/magnetoresistive random access memory)
Принцип действия. В MRAM, каждая ячейка может являться битом памяти и представлять собой субмикронный элемент ферромагнитного материала, обычно пермаллоя (Ni-Fe). Если этот элемент намагничен, скажем направо, рис. 14.9, то это будет соответствовать «1», если налево, то «0». Эти элементы расположены в виде квадратной сетки. Данные записываются путем пропускания тока через проводящие линии, расположенные выше и ниже этих элементов, называемых, соответственно, разрядными (bit lines) и числовыми (word lines) линиями (или шинами). Ток, протекающий по плоскому проводнику, генерирует магнитное поле, направленное в плоскости проводника перпендикулярно направлению тока. Т.е., ток, протекающий в направлении х, генерирует магнитное поле в направлении y, и наоборот. Чтобы произвести запись по определенному адресу используют магнитную анизотропию и гистерезис материала. Перемагничивание однодоменной частицы, как следует из рассмотрения в главе IX, происходит путем вращения вектора намагничения. Однодоменная модель Стонера-Волфарта предполагает неизменную длину вектора намагничения, пренебрегает тепловыми эффектами. Согласно этой модели угловая зависимость магнитного поля описывается зависимостью
H(φ) = H(0)[cos2/3φ + sin2/3φ]-2/3, (14.1) где H(φ) – переключающее поле (т.е. напряженность магнитного поля, требуемая для записи), приложенное под углом φ к оси легкого намагничения и H(0) – переключающее поле при φ=0. Если полное внешнее поле складывается из х -компонеты, Нх, и y -компоненты, Hy, как в случае MRAM, где Нх обусловлено током числовой шины, а Hy – разрядной шины, Нх2/.3 + Hy2/3 ≥ H(0)2/3. (14.2) Астроида, соответствующая (14.2), изображена на рис. 14.10. Отмечены области (Нх,Hy), где одного Нх или Hy недостаточно для перемагничения, и лишь одновременное воздействие приводит к записи либо «1», либо «0». Чтение производится с помощью эффекта туннельного или гигантского магнетосопротивления (TMR или GMR), как обсуждалось в главе X и, дополнительно поясняется на рис. 14.11. Изолирующий слой между двумя ферромагнетиками делает невозможным классический ток, однако, при толщине в 1-2 нм, электроны могут туннелировать из одного слоя в другой. Это оказывается возможным лишь при условии, что состояния на уровне Ферми для спинов с данной ориентацией оказываются не заполненными.
Присутствие магнитного поля приводит к перераспределению d-состояний. Электроны со спином, ориентированным вдоль поля имеют более низкую энергию, и зона оказывается заполненной. Т.е., при параллельной ориентации намагниченности в ферромагнитных слоях, спины могут туннелировать через разделяющий диэлектрический слой, а при антипараллельной ориентации – не могут. В реальности это означает увеличение сопротивления при антипараллельной ориентации намагниченности. Технически, это реализуется путем фиксации намагничения в одном из ферромагнитных слоев за счет обменного взаимодействия на границе с антиферромагнитным слоем, рис. 14.9. Процесс считывания, принципиально прост. Достаточно приложить определенную разность потенциала к нужным шинам, как изображено на рис. 14.12. При этом, возможны утечки тока по соседним элементам, что усложняет анализ. Это одна из проблем, которые сейчас стоят на повестке для у разработчиков MRAM.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|