內存產業中的每一家廠商都想打造一種兼具靜態隨機存取內存(SRAM)的快速、閃存的高密度以及如同只讀存儲器(ROM)般低成本等各種優勢的非揮發性內存。如今,透過磁阻隨機存取內存(MRAM),可望解決開發這種“萬能”內存(可取代各種內存)的問題。
遺憾的是,實際讓非揮發性MRAM的速度更快、密度更高且更便宜(MRAM制造商的承諾)的優化步驟,似乎總是還得再等三年之久。如今,荷蘭愛因霍芬科技大學(Eindhoven University of Technology;TU/e)的研究人員宣稱發現一種可讓MRAM克服速度快、密度與成本問題的全新制造方法,稱為“自旋霍爾效應與交換偏置反轉零磁場磁化”(field-free magnetization reversal by spin-Hall effect and exchange bias),或簡稱“彎曲電流”(current bending)。
以低電流脈沖彎曲電子,可快速切換磁位,從而實現正確的自旋;同時,特殊的抗鐵磁材料更降低了制造成本(來源:Arno van den Brink)
“隨著磁位的尺寸縮小,寫入磁位所需的電流密度已經變得過高了,”以TU/e教授Henk Swagten為主導的研究人員表示,“藉由垂直連接磁化層與抗鐵磁材料,可望打造出一種沿電流方向的平面交換偏置(EB);我們證實了只需利用由此EB導致的原生平面磁場,可實現一種自旋霍爾效應驅動的磁化反轉。”簡這之,就是所謂的“彎曲”電流,似乎就能解決非揮發性MRAM的速度、密度與成本問題。
如果你十分熟悉MRAM,那么你應該知道他們在電子向上或向下自旋時儲存0與1,而不是經由電流差擾穿隧阻障層來累積或耗散電荷,因而得以“自旋霍爾效應”在本質上實現優化的節能效果。不過,這仍然需要以電子鐵磁材料執行自旋編碼,才能翻轉磁位。因此,Swagten的研究團隊使用微量的電流脈沖,翻轉每一磁位使其自旋——即“彎曲電流”,使其不僅更具能效,還能夠像摩爾定律(Moore's Law)般地擴展。
研究人員用于為MRAM表征快速、高密度與低成本特性的實驗芯片(來源:Arno van den Brink)
根據研究團隊表示,這項技術本身也十分快速,但仍然必須在成本方面實現優化。研究人員們宣稱,在位單元頂部采用低成本的抗鐵磁料封蓋,有效地“凍結”其磁場,可望解決最后一項問題,達到快速、高密度與低成本的目標。