Qué Es La Tecnología De Memoria MRAM - Fundamentos Estructura y Fabricación.

La RAM magneto-resistiva, la RAM magnética o simplemente la MRAM es una forma de tecnología de memoria de acceso aleatorio no volátil que utiliza cargas magnéticas para almacenar datos en lugar de cargas eléctricas.

La tecnología de memoria MRAM también tiene la ventaja de que es una tecnología de baja potencia, ya que no requiere energía para mantener los datos como en el caso de muchas otras tecnologías de memoria.

Aunque la tecnología de memoria MRAM se conoce desde hace más de diez años, sólo recientemente se ha podido fabricar en grandes volúmenes. Esto ha llevado a la tecnología MRAM a un punto en el que es comercialmente viable.

Qué Es La Tecnología De Memoria MRAM - Fundamentos Estructura y Fabricación.

Índice()

    Qué es MRAM: fundamentos

    La tecnología MRAM es completamente diferente a cualquier otra tecnología de semiconductores que se utiliza actualmente y ofrece una serie de ventajas:

    • La tecnología de memoria MRAM retiene sus datos cuando se quita la alimentación
    • Ofrece una mayor velocidad de lectura y escritura en comparación con otras tecnologías como Flash y EEPROM
    • Consume un nivel de potencia comparativamente bajo
    • Los datos de MRAM no se degradan con el tiempo.

    El desarrollo de la nueva memoria MRAM es de gran importancia. Varios fabricantes han estado investigando la tecnología, pero Freescale fue la primera empresa que desarrolló la tecnología lo suficiente como para permitir su fabricación a gran escala. Con esto en mente, ya han comenzado a acumular reservas de las memorias de 4 megabits que forman su primera oferta, con memorias más grandes a seguir.

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    Estructura y fabricación del MRAM

    Uno de los principales problemas de la tecnología de memoria MRAM ha sido el desarrollo de una estructura MRAM adecuada que permita fabricar satisfactoriamente las memorias. Se ha investigado una amplia gama de estructuras y materiales para obtener la estructura óptima.

    Algunas de las primeras estructuras de desarrollo de la tecnología de memoria MRAM emplearon uniones fabricadas utilizando la colocación controlada por ordenador de hasta 8 máscaras de sombra metálicas diferentes. Las máscaras se colocaron sucesivamente en cualquiera de las obleas de hasta veinte y una pulgada de diámetro con una precisión de colocación de aproximadamente ± 40 m. Utilizando diferentes máscaras, se pudieron crear entre 10 y 74 uniones de un tamaño aproximado de 80 x 80 m en cada oblea.

    La barrera del túnel se formó mediante la oxidación por plasma in situ de una fina capa de Al depositada a temperatura ambiente. Con esta técnica se observaron grandes niveles de variación de la resistencia debido a los efectos magneto-resistivos. Se investigaba la dependencia de la RM de los metales ferromagnéticos que componen los electrodos.

    Se previó que la magnitud de la RM dependería en gran medida de la interfaz entre la barrera del túnel y los electrodos magnéticos. Sin embargo, se descubrió que se podían insertar gruesas capas de ciertos metales no ferromagnéticos entre la barrera del túnel y el electrodo magnético sin apagar el efecto de la RM. Sin embargo, se encontró que la RM fue apagada por la oxidación incompleta de la capa de Al.

    Funcionamiento de la MRAM

    El funcionamiento de la nueva memoria de semiconductores se basa en una estructura conocida como unión de túnel magnético (MJT). Estos dispositivos consisten en sándwiches de dos capas ferromagnéticas separadas por finas capas aislantes.

    Una corriente puede fluir a través del emparedado y surge de una acción de túnel y su magnitud depende de los momentos magnéticos de las capas magnéticas. Las capas de la célula de memoria pueden ser las mismas cuando se dice que son paralelas, o en direcciones opuestas cuando se dice que son antiparalelas. La corriente es mayor cuando los campos magnéticos están alineados unos con otros. De esta manera es posible detectar el estado de los campos.

    Las uniones de túnel magnético (MTJ) del MRAM están formadas por dos capas ferromagnéticas (FM) separadas por una fina capa aislante que actúa como barrera del túnel. En estas estructuras la corriente sensora suele fluir paralelamente a las capas de la estructura, la corriente pasa de forma perpendicular a las capas del sandwich MTJ.

    La resistencia del MTJ sándwich depende de la dirección del magnetismo de las dos capas ferromagnéticas. Típicamente, la resistencia del MTJ es más baja cuando estos momentos están alineados paralelamente uno con el otro, y es más alta cuando son antiparalelos.

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    Para establecer el estado de la célula de memoria se pasa una corriente de escritura a través de la estructura. Esta es lo suficientemente alta como para alterar la dirección del magnetismo de la capa fina, pero no la más gruesa. Una corriente no destructiva más pequeña se utiliza entonces para detectar los datos almacenados en la célula de memoria.

    La memoria MRAM se está haciendo disponible en varias compañías. Su desarrollo muestra que la tecnología de la memoria se está moviendo hacia adelante para mantener el ritmo de los cada vez más exigentes requisitos de los sistemas basados en computadoras y procesadores para obtener más memoria. Aunque es relativamente nueva en el mercado de la MRAM, la memoria RAM magnetorresistiva, al observar lo que es la MRAM, se puede ver que tiene algunas ventajas significativas que ofrecer.

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