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为何说MRAM走向MCU，迈出了关键一步

2022-01-05 14:00:46 来源: 半导体行业观察

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来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自allaboutcircuit ，谢谢。

虽然当今行业中存在许多内存技术，但 MRAM 技术希望拥有独特的潜力，据报道估计该技术从现在到 2026 年将以 25% 的复合年增长率起飞，到 2026 年达到 62 亿美元。

MRAM 提供非易失性存储器、低功耗以及对称且快速的读写速度，许多人认为 MRAM 最终将取代静态随机存取存储器 (SRAM) 和动态随机存取存储器 (DRAM) 技术。

尽管 MRAM 技术有很多好处，但由于存在一些挑战，MRAM 技术的采用速度很慢，我们将在本文后面深入探讨这些挑战。

然而，为了改进 MRAM 技术以增加其在低功耗空间中的采用，瑞萨电子最近宣布了一种新的 MRAM 写入技术。

在本文中，我们将讨论 MRAM 技术和瑞萨电子的新改进。

MRAM 技术概述

MRAM 技术是一种相对较新的内存技术，与传统内存相比，它具有许多优势。

MRAM 技术的工作原理是利用两个磁铁彼此的相对极性会影响它们的电阻这一事实。更简单地说，如果两个磁铁并排放置，一个的北极接触另一个的南极，磁结的电阻非常低，反之亦然。MRAM 使用这两个电阻状态（高或低）来存储逻辑值 1 或 0。

一般而言，MRAM 声称具有作为非易失性存储器的优势，该存储器速度足以作为 RAM 工作，同时还提供对称的读写时间。

MRAM 挑战

使用 MRAM，很难判断写入何时完成，从而导致时间、能源和潜在的不可靠数据状态的浪费。

一种历史方法使用自终止写入方案，该方案使用比较器电路来监视存储单元并在检测到完成时停止写入。然而，由于存储单元特性的变化以及比较器电路的检测精度的限制，该解决方案并不完全可靠。

另一个挑战是，从历史上看，MRAM 写入电压由存储单元特性变化中最差的位写入特性决定（即，按比例增加写入电压以适应最坏情况）。

这一要求导致 MRAM 单元使用相对较大的写入电压，从而需要专用的电荷泵电路来产生这些电压。此外，这种额外的电路会占用空间和功率，而缓解这种情况的解决方案会增加 MRAM 写入时间。

瑞萨应对内存写入挑战

最近，瑞萨电子宣布他们已经开发出解决 MRAM 挑战的解决方案，即前面提到的那些，两者都致力于在 MRAM 技术中节省功耗。

为解决写入完成检测的挑战，瑞萨电子提出，在写入操作期间不应施加固定电压，而应施加随时间逐渐增加的斜率电压。

使用这种方法，即使存储单元电流没有达到足够高的水平进行检测，不断上升的斜率电压确保存储单元电流最终超过检测水平。

此外，为了解决大写电压的问题，瑞萨认识到设计人员可以通过允许高达 10% 的故障位来降低这些电压。

本质上，该技术包括首先用非常小的写电压写入所有位，然后用大的电荷泵电压跟踪约 10% 的失败位。在这种技术中，大多数位不需要功率密集的电荷泵电压，从而节省了应用的时间和功率。

总的来说，通过结合这两种技术，瑞萨电子报告称，在 20 Mbit MRAM 单元中，写入能量降低了 72%，写入时间缩短了 50%。

为 MRAM 铺平道路

凭借 MRAM 技术的这些进步，瑞萨电子希望通过物联网等应用实现未来微控制器单元 (MCU) 的低功耗，以利用 MRAM 技术。

随着对更好、更低功耗的存储器的需求成为一种需要，而不是一种需求，MRAM 技术的道路看起来很有希望，像瑞萨这样的公司正在接受其设计挑战。看看这项技术未来的发展方向以及瑞萨等公司将把它带到哪里将会很有趣。

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