[内存储器革命：MRAM（1）]

尽管内存技术在几十年的发展过程中已经有了很大的变化，而且性能也提高了不少，但是并没有实质性的改变。因为这些产品都是基于动态随机访问存储器DRAM（dynamic random-access memory）的，一旦没有持续的电力，所存储的数据就会立即消失，这就直接导致目前的PC必需经历一段不短的时间进行启动才能正式使用，而无法像其他家电一样即开即用。然而MRAM却是一种全新的技术，甚至有望令PC的应用方式彻底改变。

MRAM的技术精髓

MRAM（Magnetic Random Access Memory）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。MRAM运作的基本原理与硬盘驱动器相同。和在硬盘上存储数据一样，数据以磁性的方向为依据，存储为0或1。它存储的数据具有永久性，直到被外界的磁场影响，才会改变这个磁性数据。因为运用磁性存储数据，所以MRAM在容量成本上有了很大的降低。

但是MRAM的磁介质与硬盘有着很大的不同。它的磁密度要大得多，也相当薄，因此产生的自感和阻尼要少得多，这也是MRAM速度大大快于硬盘的重要原因。当进行读写操作时，MRAM中的磁极方向控制单元（Magnetization Direction Control Unit）会使用相反的磁力方向，以使数据流水线能同时进行读写操作，不延误时间。但是，MRAM的这种设计方案也不是没有坏处，当磁密度小到一定程度时，会产生一定的信号干扰，对于MRAM工作的稳定性有所影响。不过目前的制作工艺相当先进，已经完全能够解决这一问题。

此外，当感应磁场通过MRAM的层面时，又会产生微小的区别抵抗力（Differential Resistance），这是因为感应磁场建立的顺磁场在其相反的存储状态中磁化而形成的，这也是各向异性的磁致电阻（AMR）的缺点之一。AMR的缺点暂时还是无法避免的，但是它对MRAM的正面影响要远大于幅面影响。

令速度飞跃的PSV技术

限于目前MRAM的基本结构，它的速度势必不可能达到令人完全满意的程度，尤其是在等待周期和信号衰减方面。较长的等待周期使得MRAM在作为内存储器时有了致命的弱点，而信号衰减更令MRAM在速度上的缺陷雪上加霜。

为了解决这一问题，业界开发了Pseudo-Spin Valve技术（伪旋转真空管），这大大提高了MRAM的读写周期与潜伏周期（等待周期），也同时加强了层与层之间的信号。保守一点说，配备了PSV技术的MRAM在这两项指标上已经完全超越了现在的任何DRAM内存（自然包括DDR和RDRAM），而以前这些都是MRAM受业界置疑的核心问题。从某种程度而言，PSV为MRAM铺平了发展普及的道路。

从图4中，我们可以看出有2个磁层（分别是图中的H和I），它们以错位的方式区分磁场偏转程度的大小，使两个层面形成大小相差很大的偏转，这令MRAM在层与层之间的信号衰减降低很多。而且，做到这一点并不困难，成本也是很低的。因为两个层面只要使用材料相同而厚度不同的磁膜层（magnetic films）就可以了。

由于PSV技术，较薄的磁膜层转向较低的数据扫描场，而较厚的磁膜层转向较高的数据扫描场，此时，两个层之间的磁阻尼就削弱不少，也就自然完全改善了MRAM的等待周期。PSV技术使得GMR巨磁阻的有效范围更大，这也是PSV提高MRAM速度的原因之一。