Magneettinen RAM eli MRAM on tehnyt tuloaan moniin sulautettuihin sovelluksiin jo vuosia, mutta hyvistä ominaisuuksistaan huolimatta tässä on ollut haasteita. Renesas on nyt esitellyt Havaijilla järjestetyssä piiritekniikan VLSI Symposiumissa uusia piiritekniikoita, jotka lupaavat ratkaista monia ongelmia.
Yhtiön mukaan sen uusi 22 nanometrin prosessissa valmistettu STT-MRAM-piiri (spin-transfer torque) lukee 32 megabitin MRAM-soluissa dataa 5,9 nanosekunnin pääsyajalla (access time). Siru toimii jopa 150 asteen lämpötilassa ja pystyy kirjoittamaan dataa 5,8 megatavun sekuntinopeudella.
Monissa sovelluksissa tarvitaan lisää suorituskykyä, mitä haetaan valmistuksessa yhä tiheämmillä viivanleveyksillä. MRAM-sirujen 22 nanometrin prosessi on useimmiten 22 nanometrin flash-prosessia parempi vaihtoehto, koska se on yhteensopiva nykyisten CMOS-logiikkaprosessien kanssa eikä flashin tapaan vaadi ylimääräisiä maksikerroksia.
MRAMin ongelma on ollut flashia pienempi lukumarginaali, mikä on heikentänyt datanluvun nopeutta. Suuri ero mikro-ohjaimen kellotaajuuden ja haihtumattoman muistin lukutaajuuden välillä on myös ongelma, sillä se rokottaa MCU:n suorituskykyä.
MRAMin kirjoitusajat voivat lisäksi olla flash-siruja lyhyempiä - ja siten nopeampia - koska kirjoitusoperaation edellä ei tarvita datan poispyyhintää (erase). Nopeampi kirjoitus tarkoittaa nopeampaa laiteohjelmiston päivitystä kentällä.
Renesasin uudet tekniikat nopeuttavat sekä MRAM-piirin datanlukua että -kirjoitusta. Magnettiseen tunneliliitoksen perustuvissa siruissa ykkönen ja nolla perustuvat resistanssieroihin. Erillinen vahvistin lukee jännite-erot bittien välillä, mutta koska tiloja kuvaavat jännitteet MRAMissa ovat flashia alhaisempia, molemmat uhkaavat vapautua ennen kuin riittävä ero on varmistettu. Ongelma korostuu korkeissa lämpötiloissa.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi Renesas kehitti kapasitanssiin perustuvan jännitteiden vahvistamisen, minkä ansiosta solusta voidaan lukea myös pieniä virtoja. Tällä päästään luvussa suureen tarkkuuteen ja nopeuteen.
Datankirjoitusta Renesas on puolestaan nopeuttanut siten, että siirtyminen kirjoitustilojen välillä on saatu lyhyemmäksi. Tässä menetelmässä solut jaetaan alueiksi, joihin kirjoitusjännite kohdistetaan. Jännite kohdistetaan vain tietylle osoitealueelle, mikä lyhentää jännitteen asetukseen kuluvaa aikaa. Tämän ansiosta kirjoitusoperaatio nopeutuu noin 30 prosenttia, Renesas kertoo.
Näillä menetelmillä sulautetun MRAM-muistin toimintanopeus voidaan nostaa yli 100 megahertsiin, mikä mahdollistaa aiempaa nopeampien, paremmin mikro-ohjaimen nopeuteen yltävien sulautettujen sovellusten toteutuksen.
