TSMC създаде нова SOT-MRAM памет с много ниска латентност и консумация на енергия

TSMC, съвместно с учени от Тайванския институт за изследване на индустриалните технологии (ITRI) представиха нов вид SOT-MRAM памет. Новата памет е предназначена за изчисления в паметта и кеш приложения от най-високо ниво. Тя се отличава с непроменливост, ниска латентност и консумация на енергия, която е 1% от тази на STT-MRAM паметта.

Новата памет е по-бърза от DRAM и запазва данните дори след прекъсване на електрозахранването и е проектирана да замени STT-MRAM паметта

На теория SOT-MRAM има множество предимства, които я правят използваема за кешове и приложения в паметта. SOT-MRAM може потенциално да предложи по-висока плътност от SRAM, която едва се мащабира с най-новите производствени технологии. Тъй като е енергонезависима, тя също така не консумира енергия, когато не се използва (за разлика от SRAM).

Това е от полза както за центрове за данни, така и за приложения, захранвани от батерии. Теоретично SOT-MRAM може да има латентност до 10 ns. Това със сигурност е по-бавно в сравнение със SRAM (латентността на четене и запис на SRAM обикновено е в диапазона 1-2ns), но е малко по-бързо от DRAM (DDR5 има латентност около 14ms) и значително по-бързо от 3D TLC NAND (която има латентност на четене между 50 и 100 микросекунди).

SOT-MRAM и STT-MRAM са видове технологии за енергонезависима памет

Те използват магнитни състояния за съхраняване на данни. Както в SOT, така и в STT-MRAM клетката на паметта разчита на структура, наречена магнитно тунелно съединение (MTJ). То се състои от свободен и фиксиран тънък магнитен слой (например CoFeB), подредени вертикално, с много тънък диелектричен слой (например MgO), поставен между тях и допълнителен слой „тежък метал“ (например волфрам), прилежащ към един от магнитните слоеве.

Данните се записват в клетката на паметта чрез промяна на намагнитването на свободния слой (който действа като слой за съхранение в MRAM битовата клетка), като се прокарва ток през слоя от тежък метал, който генерира спинов ток и го „инжектира“ в съседния магнитен слой, като променя ориентацията му и по този начин променя състоянието му. Четенето на данни включва оценка на магнитосъпротивлението на MTJ чрез насочване на ток през прехода.

Основната разлика между STT и SOT MRAM се състои в геометрията на „инжектирането“ на ток, използвана за процеса на запис. Очевидно методът SOT осигурява по-ниска консумация на енергия и дълготрайност на устройството.

Макар, че SOT-MRAM предлага по-ниска мощност в режим на готовност от SRAM, тя се нуждае от много електричество за операции по запис, така че динамичната ѝ консумация на енергия все още е доста висока. Освен това клетките SOT-SRAM все още са по-големи от клетките SRAM и се произвеждат по-трудно. В резултат на това, въпреки че технологията SOT-SRAM изглежда обещаваща, малко вероятно е тя да замени SRAM в скоро време.