Новости про MRAM и оперативная память

Магниторезистивная память со случайным доступом создавалась как универсальная замена для DRAM (энергозависимой) и NAND (энергонезависимой) памяти. Сейчас стало очень сложно уменьшать размеры элементов при производстве памяти данных типов, а MRAM не имеет столь жёстких ограничений. Кроме того, у MRAM намного выше процент выхода годных микросхем при производстве. Так, при 22 нм технологии производства уровень годных микросхем на блине составляет 99,9% — поразительная надёжность технологии.

Кроме того, память MRAM уже демонстрировала установочное время в 1 нс, что выше теоретического предела для DRAM. Скорость записи также в несколько тысяч раз выше, чем у NAND. Также MRAM гарантирует 10 лет хранения данных при температуре 200° C и надёжность в 10⁶ циклов переключений. Всё это сообщил Лигион Веи, инженер Intel.

Похоже, что именно по 22 нм технологии и будет начато производство памяти MRAM, хотя отмечается, что Intel уже начала разгружать 14 нм заводы, так что возможен быстрый переход на более тонкий техпроцесс.

В Intel описали свою память на основе передачи момента спина (spin-transfer torque (STT)-MRAM), которая изготавливается по 22FFL. Сама корпорация называет её «первой памятью MRAM, основанной на FinFET технологии». Несмотря на то, что Intel называет свой продукт готовым для коммерческого использования, компания не уточнила, кто будет изготавливать и использовать это решение. Однако слухи гласят, что память уже поставляется некоторым клиентам.

В то же время Samsung изготовила STT-MRAM по 28 нм процессу FDSOI.

Память типа MRAM может стать заменой для DRAM и NAND, а также может заменить встраиваемую SRAM, благодаря меньшим задержкам чтения и записи, высокой надёжности и высокой целостности данных. Кроме того, MRAM легче масштабировать, чем SRAM, которую нельзя уменьшить также, как другие элементы рядом с ней.

Обычно, кэш-память делится на два или три уровня, при этом, чем уровень ниже, тем меньше объём и выше скорость памяти. Для удовлетворения требованиям скорости разработчики процессоров применяют энергозависимую SRAM память.

Однако Toshiba представила новый тип кэша, который она назвала MRAM, или более точно STT-MRAM, которая является магниторезистивной памятью и использует переключение с помощью переноса спина электрона.

Собственно говоря, магнитные элементы хранения данных используются для хранения битов, и для модифицирования данных используют электроны с направленным спином.

Ранее уже осуществлялись попытки сделать нечто подобное, однако MRAM не была достаточно быстрой, и обладала меньшей, по сравнению со SRAM, энергоэффективностью.

Для решения проблемы Toshiba представила новую структуру схемы, которая маскируется под некоторые элементы DRAM и SRAM, но без утечки энергии. В результате MRAM кэш память L2 помогла снизить энергопотребление кэша на 80%, что в сумме составляет 60% всей энергии, потребляемой CPU. Надо сказать, что такой результат особенно хорош для AMD, которая использует большой кэш L2 и не применяет кэш третьего уровня. При этом, скорости работы памяти, по сравнению со SRAM, осталась неизменной. Так, MRAM позволяет записывать данные со скоростью 2,1 нс, а считывать — со скоростью 4,1 нс.

Учитывая, насколько сейчас популярны в мире вопросы энергоэффективности, можно ожидать, что компания заработает на своей разработке массу средств. Конечно, рядовой пользователь никогда не узнает о том, что в его процессоре теперь используется кэш-память нового типа, но он непременно почувствует увеличение времени автономной работы своего нового ноутбука.

Главными участниками этого объединения стали Tokyo Electron, Shin-Etsu Chemical, Renesas Electronics, Hitachi и американский гигант Micron Technology. Компании «будут координировать несколько дюжин исследований», которые будут проводиться под руководством профессора Тэцуо Эндох в Университете Тохоку в северной Японии.

По сообщениям Nikkei, память MRAM характеризуется в три раза меньшим энергопотреблением, по сравнению с DRAM, при этом позволяет в 10 раз увеличить объём и скорость записи. В теории всё это создает прекрасную основу для применения микросхем нового типа в портативных устройствах.

Однако, несмотря на утверждения об активном ведении разработок, до выхода коммерческого продукта ещё очень далеко. Сейчас считается, что на рынок новый тип памяти поступит только в 2018 году. Но не стоит забывать, что отрасль, связанная с выпуском памяти, очень часто шла по ложному пути.