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Imec presentó recientemente una memoria de acceso aleatorio de torsión de órbita de giro magnética (SOT-MRAM) altamente robusta para informática de alto rendimiento. En comparación con las tecnologías RAM tradicionales, MRAM puede almacenar más datos con menos energía, lo que hace que la innovación de Imec sea un paso prometedor hacia un mayor rendimiento de almacenamiento.
En un tamaño significativamente más pequeño, la tecnología SOT MRAM de Imec ha acercado la MRAM a un reemplazo práctico de la SRAM tradicional. Imagen cortesía de Imec
MRAM en sí no es un invento nuevo; los primeros productos se remontan a 2006. Sin embargo, es significativamente más nuevo que SRAM o DRAM. Debido a la complejidad de los dispositivos de espín magnético, especialmente cuando están estrechamente integrados en los procesos CMOS tradicionales, la MRAM enfrenta actualmente muchos problemas. Ahora, nuevas técnicas como SOT-MRAM podrían allanar el camino para mejorar el rendimiento de MRAM.
Este artículo examina cómo se compara SOT MRAM con otras arquitecturas MRAM. Además, discutiremos cómo los investigadores de Imec optimizaron un diseño SOT-MRAM para crear una tecnología de memoria robusta y escalable.
La espintrónica como memoria
En esencia, SOT-MRAM almacena información en forma de espines de electrones. Utilizando campos magnéticos, el giro de las partículas cuánticas se puede cambiar para codificar unos y ceros de forma no volátil para su uso posterior, ahorrando energía para chips de memoria densamente integrados.
Las uniones de túnel magnético utilizan el giro de los electrones de una capa para modular la resistencia de la unión y codificar la información mediante imanes. Imagen cortesía de Antaios
Aunque la física subyacente es bastante complicada, la tecnología MRAM moderna se basa fundamentalmente en el rendimiento de uniones de túnel magnético (MTJ), que constan de dos capas ferromagnéticas, cada una con su propio espín único. Cuando las direcciones de giro están alineadas, la resistencia del MTJ es menor, lo que hace que el estado sea fácil de leer mediante la tecnología CMOS.
Ampliación del almacenamiento SOT
La MRAM de Imec se diferencia de otros tipos de memoria en el método mediante el cual se cambia la información magnética. En comparación con el par de transferencia de giro MRAM (STT), otro tipo de MRAM, SOT MRAM ofrece un tiempo de lectura/escritura prácticamente ilimitado porque no pasa corriente a través del MTJ. En cambio, se utiliza una corriente adyacente en el plano para mejorar la robustez y prevenir problemas relacionados con la temperatura.
El último desarrollo SOT de Imec reduce significativamente el tamaño de una ruta SOT, proporcionando un rendimiento más eficiente con más potencial de integración. Imagen cortesía de Imec
Además, la última tecnología SOT-MRAM de Imec es más escalable que la MRAM tradicional, lo que abre puertas para un uso práctico. A medida que el tamaño de la traza SOT aumenta junto con el MTJ, el desperdicio de energía se reduce mientras que el espacio ocupado se vuelve más pequeño, lo que permite una integración más densa y un empaquetado de bits más ajustado. Según los investigadores, esta ampliación dio como resultado una energía de conmutación de aproximadamente 100 fJ por bit, una reducción del 63 % en comparación con los diseños tradicionales.
Una ventaja tanto para HPC como para aplicaciones perimetrales
Si bien es posible que MRAM nunca reemplace a DRAM y SRAM, ofrece una nueva opción para una memoria no volátil eficiente que puede beneficiar no solo a las aplicaciones HPC, sino también a cualquier campo que requiera grandes transferencias de memoria, como el entrenamiento de IA/ML. Estas mejoras de MRAM también pueden beneficiar a los dispositivos periféricos donde cada bit de rendimiento cuenta.
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