STT-MRAM是采用了名为自旋注入磁化反转(spin transfer torque:STT)数据擦写技术的磁存储器(MRAM)。这种存储器具有非易失性、工作速度快、擦写次数无限制、容易增大容量的理想性能,改变了“存储器(硬盘及NAND闪存)为非易失性、更高层次的内存为易失性”的传统架构。如果电子产品的主存及缓存所使用的DRAM和SRAM换成STT-MRAM,具有非易失性,那么能够大幅降低耗电量。比如,将STT-MRAM用于微处理器的缓存,就能够高频率切断电源,可将耗电量降至原来的几分之一以下。2012年11月,美国Everspin Technologies公司开始样品供货64Mbit产品,STT-MRAM步入实用阶段。
目标是实现Gbit级的大容量
STT-MRAM的记忆元件(MTJ)越微细,擦写电流就越小,越容易减小读写用晶体管,因此越容易高度集成(a)。2012年11月,已开始样品供货64Mbit产品(b)。(图由本站根据超低电压元器件技术研究联盟(LEAP)的资料制作,摄影:Everspin Technologies公司)
2006年开始量产的传统MRAM在数据写入线上通入电流,利用其周围产生的磁场进行数据擦写。而STT-MRAM能够利用记忆元件中流过的电流擦写数据,可实现内存单元的微细化和高度集成。由于STT-MRAM有望实现Gbit级的大容量,因此全球范围内开发竞争越来越激烈。在2012年12月的“IEDM(International Electron Devices Meeting) 2012”上,有三场技术会议,发表了近10项开发成果。
在开发取代DRAM的大容量产品方面走在前列的是东芝,该公司在IEDM 2012上发表了3篇论文。目前,东芝正与韩国SK Hynix共同开发,计划2014年实现产品化。据说东芝已将几十名技术人员派往SK Hynix的开发中心,着手试制30nm工艺以后的Gbit产品。东芝希望将STT-MRAM与自家的硬盘和SSD组合,强化存储器业务。韩国三星电子也表示:“希望采用非常微细的工艺技术开发出产品”(内存技术人员),目前正在稳步推进开发。