ITPub博客

磁阻式随机存储器(MRAM)是一种新型存储器,其优点有读取速度快和集成度高及非挥发性等。目前许多研究主要是致力于将MRAM存储器运用于计算机存储系统中。MRAM因具有许多优点,有取代SRAM和DRAM的潜能。用MTJ存储单元构建的MRAM存储器可以用作高速缓存。

虽然MRAM低功耗的特点使其能够实现多层堆叠而不用担心温度方面的问题,但是延时会增加,而且堆叠层数过多会导致成品率下降。因此目前的MRAM技术要应用于主存储器还不够成熟(因为其容量不够大) ,但是可以用于对低功耗有特殊要求的嵌入式设备。

在众多新型非易失性存储介质中,磁存储芯片(STT-MRAM)能够与CMOS半导体工艺良好兼容,利用较少的金属层即可以做到存储单元的高密度集成。同时由于其接近于静态随机存储器(SRAM)的读写速度﹑极低的静态和动态功耗、掉电不易失的特性、接近于无限的擦写次数,高温下长时间的数据保持能力以及抗强磁场辐射等特性,是作为企业级SSD控制器中数据缓存和FTL表项存储的天生优良介质。

Nand flash是flash存储器的其中一种，Nand flash其内部采用非线性宏单元模式以及为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。NAND FLASH存储器具有容量较大和改写速度快等优点适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用。NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。

NAND Flash器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据﹐只能通过I/O接口发送命令和地址，对NAND Flash内部数据进行访问。各个产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。NAND Flash读/写操作采用512或2048字节的页。

SDRAM存储器读写速度较高，其单位容量的功耗较低，广泛应用在许多工程项目中，特别在雷达、图像处理等需要高速度、大容量的数据存储领域，SDRAM存储器有着广泛的应用价值。而单片SDRAM存储器一般是直接焊接在电路板上，而且引脚较多、一旦遇上SDRAM存储器工作故障，更换芯片比较麻烦，并且当需要扩充容量时修改电路也不方便。

MRAM是一种非易失性磁性随机存储器。它拥有SRAM存储芯片的高速读取写入能力，以及动态DRAM的高集成度，并可以无限次地重复写入。MRAM工作的基本原理与硬盘驱动器类似，与在硬盘上存储数据一样，数据以磁性的方商为依据，存储为0或1。

MRAM是一种非易失性的磁性随机存储器，所谓“非易失性”是指关掉电源后，仍可以保持记忆完整，功能与目前极为流行的闪存芯片类似;而“随机存取”是指CPU读取资料时，不一定要从头开始，随时可用相同的速率，从内存的任何部位读写信息。

非易失NV-SRAM通常用于要求维护次数尽可能少，频繁进行读/写操作，并且数据保存速度是至关重要的系统中。数控铣床就是一个例子。假设机器正在进行铣操作的时候突然断电。出于安全考虑，需要撤出钻头并将其停放在一个安全位置。一旦上电，机器必须记住停止工作的点。有了NV-SRAM模块，这一任务是很容易实现的。选择的保持时间应等于或大于向EEPROM中存储程序信息所需的时间。

SRAM为数据访问和存储提供了一个快速且可靠的手段。由系统电源或其他备用电源（如电池）供电时，他们就具有非易失性。表1给出了几种给定的非易失性存储器存储技术的优缺点。

PSRAM是一种存储技术，它通过DRAM单元来实现高密度存储并降低每存储位成本。PSRAM带有异步SRAM外部接口，可实现高效的系统设计。COSMORAM协议包括关于猝发模式PSRAM用户接口的通用规范以及封装PSRAM的堆迭式多芯片封装(MCP)。

MRAM的优异性能使它能较快取代目前广泛采用的DRAM内存及EEPROM闪存，作为新一代计算机的内存。MRAM目前是新一代计算机内存的最佳候选者，但不是唯一的，与它同期并存的还有FRAM(铁电随机存取存储器）和OUM(Ovshinsky电统一随机存取存储器)，三者科技内涵各有所长,市场预测尚难预料。

我们已经习惯了SRAM的功能及其为当今产品提供的好处。但是事实证明，还有另一种技术可以执行相同的操作，在许多情况下会更好。预先考虑一下，铁电RAM与串行SRAM可以用来互相代替，在许多情况下，可以提供更好的性能，更低的功耗以及更可靠的数据存储环境。

FRAM与SRAM互相代替时，需要提及一些细微之处。本篇文章介绍这些细微差别，并重点介绍可以采取的缓解措施。当采取这些预防措施时，重要的是要了解所使用的FRAM版本。传统的FRAM部件仅实现单个位SPI接口，而ULE FRAM具有许多可以使用的不同操作模式。

SRAM和FRAM在许多设计中表现出许多相似的特性。串行SRAM和FRAM具有相似的存储密度，可以支持完全随机的读写访问，并且可以获得所有结果而没有额外的延迟。鉴于这两部分都具有使用SPI接口的实现，很明显，可以认为这些部分可以在大多数设计中互换使用。以下各节描述了这些技术的共同属性。

国产替代已然大势所趋，这对于国内MCU厂商既是机遇亦是挑战。我们期待国内MCU厂商不断提高产品品质并发挥本地化服务优势等，进一步缩小与国际企业的差距，早日建立起健全的产业生态环境，早日真正全方位实现MCU的“国产替代”。

系统设计人员可以使用ERR引脚来监视SRAM中数据的完整性。由于仅当SRAM检测到并纠正了一位错误时才声明ERR信号，因此建议弱下拉该信号以避免在写操作期间或SRAM被禁用时出现中间电压电平。在写周期或芯片禁用周期中，ERR引脚处于HI-Z状态。

嵌入式内存测试和修复的挑战是众所周知的，包括最大程度地扩大故障覆盖范围以防止测试失败以及使用备用元件来最大程度地提高制造良率。随着有前途的非易失性存储器架构的可用性不断增加，以增加并潜在地替代传统的易失性存储器，新的SoC级存储器测试和修复挑战不断涌现。

自旋存储器的通用选择器是一种选择性的垂直外延单元晶体管，其沟道的掺杂浓度足够低，可以完全耗尽。对于MRAM存储器，通用选择器使制造商能够创建6F2–10F2（6F2–10F2）的1T1R存储位单元，从而使制造商可以在同一面积内嵌入多达五倍的存储器，而所需的晶片处理成本却最低。

FRAM器件消耗的工作电流大约是EEPROM的1/3，而FRAM的待机/睡眠电流规格与EEPROM的待机/睡眠电流规格差不多。有功电流中的差异对功耗产生巨大影响，特别是当应用程（如:智能电子式电表）频繁的记录数据而使写密集时。