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[ソースを編集]

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セルの磁化により行い、読み出しは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)、もう一方は可変である(可動層)。

書き込み時には、書き込み先セルに対応し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。このように可動層の磁化の大きさにより抵抗の大きさが変化するので、これをデータの0と1に対応させることで読み出しを行う。

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、電源を遮断して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(ハードエラー[2])になるからである。

実用[ソースを編集]

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[3]するなど、各製品化している。

関連項目[ソースを編集]

参考資料[ソースを編集]

外部リンク[ソースを編集]

注釈・出典[ソースを編集]

  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. ^ ハードエラーとは文字通り、破損や寿命などで素子が正常に動作できなくなることを意味する。対してソフトエラーはその時点で記憶していた情報は失われるが、素子の電源を入れ直したり情報を書き込み直したりすれば元通り使用できるようになる
  3. ^ Freescale、MRAMの製品化を実現 - ITmedia ニュース