MRAM存储器在未来将得到更多的应用

MRAM是一种非易失性存储器，可与其他的NVM技术相媲美，如闪存，英特尔的Optane，以及FRAM和RRAM （图1）。每种NVM都有自己的优缺点。虽然MRAM的扩展性好，但其容量仍远低于NAND闪存， SSD中的高密度存储介质大都是NAND闪存。

1.嵌入式MRAM（eMRAM）现在具有竞争力，可以在未来取代NOR闪存等技术。（由Coughlin Associates和Objective Analysis提供）

关于MRAM有很多传说。有趣的是它有可能取代SRAM，特别是在使用SRAM进行代码存储的嵌入式应用中。德州仪器（TI）在其16位MSP430微控制器中使用FRAM进行代码和数据存储。然而，FRAM在更精细的几何形状方面不能像MRAM那样扩展，尽管它对于它所占用的空间来说是理想的。

嵌入式MRAM（eMRAM）具有快速读/写和高耐用性等优点（图2）。对于芯片开发商而言，MRAM主要是由硅工艺代工商提供支持的。这使得eMRAM能够以最小的成本结合到新的芯片设计中。

eMRAM具有读/写速度快、耐用性高等优点。（由Intuitive Cognition Consulting提供）

MRAM需要沉积20个独特的分子层以形成磁隧道结（MTJ，SSDFans蛋蛋注：茅台酒）。这些需要在芯片制造的蚀刻过程中来维持（图3）。

MRAM需要沉积20个分子层（顶部）。硅代工厂可以处理这项任务，而不会影响结构。（由Intuitive Cognition Consulting提供）

开发人员还在位单元大小和架构方面进行权衡（图4）。1T-1MJT单元（左）是最小和最快的，但它具有最低的retention特性。读取过程可能存在可靠性问题，并且感测放大器更难以设计。1T-1MJT Plus单元比1T-1NJT大30％，但它具有良好的读性能和较慢的写性能，具有更好的retention功能。2T-2MJT提供最佳的retention特性，但占用空间也更大。它的感测放大器易于设计; 但写操作可能很棘手。

1T-1MJT单元（左）是最小且最快的，但它具有最低的retention特性。1T-1MJT Plus单元（中间），大30％，写入速度较慢但retention特性较高。2T-2MJT提供最佳的retention，但占用空间更大。

如今，采用eMRAM代替嵌入式闪存相对容易（图5）。eMRAM位单元较小，但需要更多的ECC以实现高可靠性。MRAM不需要闪存写入时所需的高压支持。MRAM将不再需要较大的高精度电压基准的感测放大器。此外，MRAM设计通常使用更宽的总线以获得更好的性能。

eMRAM与嵌入式闪存相比较。虽然MRAM需要更多ECC以实现高可靠性，但它不需要闪存写入所需的高压支持。

MRAM的一家供应商是Numem，它为面向的低功耗的eMRAM内核提供IP。他们与所有主要的硅代工厂进行合作。Numem正在展示其中一些代工厂生产的MRAM芯片。

MRAM已经在许多应用中使用，特别是用于存储系统中的NVM高速缓存，例如SAS / SATA RAID控制器，替代DRAM后，就消除了对超级电容或备用电池的需要。

Everspin Technologies的 MRAM技术也用于IBM最新的19-TB FlashCore模块（FCM）。NVMe SSD使用64层TLC NAND作为主要的存储介质，MRAM作为缓存。如果使用MRAM代替DRAM或SRAM，这将减少SSD内部电容的数量。该SSD还具有压缩和安全选项，包括FIPS 140认证。

未来采用eMRAM的SoC将扩展MRAM缓存的市场。由于eMRAM的优势可以为许多应用提供显著的竞争优势，因此大多数新的eMRAM SoC设计都会保密。