磁気抵抗メモリ
メモリデバイスの製造コストはセル密度の大小によって主に決定される。記録素子をより小さく、より少なく作製できることはシリコンウェハから一度により多くのデバイスが得られることを意味し、歩留まりが向上するからである。
DRAMは電荷を貯める小さなキャパシタ、電流をキャパシタに流すための配線、そしてその電流をコントロールするトランジスタから成り、これは「1T1C」と呼ばれる。DRAMは構成要素としては非常に簡単であるため、現在までに最もセル密度が大きいRAMであり、それゆえ最も安価である。
MRAMは1つのMTJと読出しのトランジスタ1つから成る「1T1MTJ」デバイスであり、DRAMと同様にセル密度は比較的大きい。しかしながら、最も基本的なMRAMセルは上記のように誘起磁場によってセルサイズが約180 nmに制限されてしまうことが問題として挙げられる。誘起磁場を必要としないSTT-MRAMにおいては、20 nm以下のMTJが既に報告されている。
実際の正確な消費電力は処理に依存する(書き込みが多いほど消費電力は多い)が、一般的にはMRAMはDRAMと比較して消費電力が小さいとされている。
MRAMとフラッシュメモリ(Flash)の比較も重要であろう。フラッシュメモリはMRAMと同様に電源を切っても記憶が保持されるため、スマートフォン等の不揮発メモリとしてよく用いられている。
読み込み動作ではMRAMと同程度の電流を必要とするが、一方で書き込み動作においてはフラッシュは再書き込み時に大きな電圧パルス(約10V)を必要とする。このような高電圧を得るためのチャージポンプ回路は消費電力が大きく、動作を遅くするという欠点がある。加えて、電流パルスは物理的にフラッシュセルを劣化させるため、フラッシュメモリはある程度の回数までしか書き込みを行うことができない。
対してMRAMは、書き込み時に読み込み時よりわずかに大きな電流のみを必要とし、そして高電圧(チャージポンプ回路)が不要である。これによりMRAMは高速動作かつ低消費電力であり、セルの寿命は無限に長い。
磁気抵抗メモリ(じきていこうメモリ、英: Magnetoresistive Random Access Memory、MRAM、エムラム)は、磁気トンネル接合(Magnetic tunnel junction、MTJ)を構成要素とする不揮発性メモリである。SRAMやDRAMなどの電荷を情報記憶に用いるメモリと異なり、MRAMはMTJの磁化の状態(平行/反平行)によって情報記憶を行うため電源を切ってもデータが保たれる。
MTJの磁化反転方式の違いによりMRAM、Toggle MRAM、STT-MRAM(Spin Transfer Torque MRAM)、SOT-MRAM(Spin Orbit Torque MRAM)などの種類がある。