磁気抵抗メモリ

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磁気抵抗メモリ(じきていこうめもり・: Magnetoresistive Random Access Memory)は、スピントロニクスを利用し、GMR効果を動作原理とする不揮発性メモリであり、MRAM又はToggle MRAM[1]とも呼ばれる。

なお、TMR効果を動作原理とする方式もあるが、これは特にSTT-RAMと呼ばれて区別されている。

構造と動作原理[編集]

そのメモリセルの構造は概ねDRAMと似ており、セルキャパシターから巨大磁気抵抗(GMR)素子に置き換えた形をしている。各GMR素子を選択する為にFETが附属している。

MRAMにおいてデータの記録はGMR素子で行われる。GMR素子は非磁性体を2つの強磁性体層が挟み込む構造になっている。これらの強磁性体層の内の一方は磁化が固定されており(固定層)、可変であるもう一方(可動層)の磁化を変化させることで抵抗の大きさが変化するので、これをデータの0と1に対応させる。具体的には、選択されたビット線とワード線に電流を流し、磁場を発生させる。ビット線とワード線の交点で最も合成磁場が強くなることにより、選択されたセルデータを書き換える。

読み出し時において、GMR素子電流金属中を通常の電気伝導として流れる。固定層の中でスピン偏りが生じた電子が、非磁性体を通過して可動層に到着した時に、それらの強磁性体層の間で、磁化方向が反平行であると電子はそこで散乱されるので抵抗が高くなり、磁化方向平行であると電子は然程散乱されずに抵抗は(相対的に)低くなる。

この様に、MRAMは記憶に強磁性体中の電子スピンに由来する磁化状態を利用するため不揮発で、電源を遮断しもデータが保存される。しかし、外部からの磁場に弱い。これはGMR素子の可動層の磁化そのものではなく、両層の磁化方向の違いによりデータを記録する為に固定層の磁化が狂ってしまうと正常に読み出しできずに回復不能になるからである。

実用[編集]

組み込み用途では、フリースケール・セミコンダクタ2006年に業界で初めて商用化したと発表しする[2]など、各製品化している。。

関連項目[編集]

参考資料[編集]

外部リンク[編集]

注釈・出典[編集]

  1. ^ TOGGLE MRAM: FIRST GENERATION MRAM”. エバースピン・テクノロジーズ. 2014年10月1日閲覧。
  2. ^ “フリースケール、MRAM技術を業界で初めて商用化 4Mビットのメモリ製品を量産へ” (プレスリリース), フリースケール・セミコンダクタ, (2006年7月12日), http://www.freescale.co.jp/pressrelease/article.php?id=73