Na Sympozjum VLSI 2002 (Very Large Scale Integration) poświęconym technologii i obwodom, Sektor Półprzewodników (SPS – Semiconductor Products Sector) oraz Laboratoria firmy Motorola zaprezentowały pierwszy 1-megabitowy (Mbit) chip uniwersalnej pamięci MRAM (magnetoresistive random access memory – magnetorezystancyjny RAM), ustanawiając w ten sposób nowy standard przemysłowy i umacniając wiodącą pozycję Motoroli na rynku. Osiągnięcie to posuwa do przodu badania nad pamięcią uniwersalną, zbliżając technologię do stanu, który zrewolucjonizuje rynek pamięci półprzewodnikowych.
„MRAM może stać się pamięcią powszechnie stosowaną w większości cyfrowych urządzeń takich jak telefony komórkowe, urządzenia przenośne, laptopy, komputery osobiste a nawet samochody” - powiedział Saied Tehrani, Kierownik ds. Technologii MRAM w Motoroli. „Jako lider tej technologii, jesteśmy przekonani, że do roku 2003 dostarczymy klientom próbki MRAM, a w 2004 roku ruszymy z produkcją.”
Motoroli udało się już opracować pierwszy chip pamięci 256 Kbit MRAM zaprezentowany w lutym 2001. Jest to pamięć nieulotna, co oznacza, że informacje znajdujące się w niej są zachowywane nawet po wyłączeniu zasilania. Obecnie zaprezentowana pamięć 1Mbit to największa dotychczas opracowana struktura MRAM, przybliżająca moment komercyjnego zastosowania uniwersalnych pamięci o dużej gęstości.
Technologia MRAM znacząco zmieni sposób korzystania z urządzeń przez użytkowników. Zastosowanie MRAM pozwoli wyeliminować problemy z powolnym uruchamianiem komputerów lub telefonów komórkowych, jak również z utratą danych, długim czasem oczekiwania na ich załadowanie oraz krótkim czasem pracy przy zasilaniu bateryjnym. Dla przykładu, współczesne komputery po wyłączeniu zasilania i ponownym uruchomieniu wymagają załadowania programu i danych z dysku do pamięci roboczej. MRAM umożliwi pozostawanie programów oraz danych w pamięci roboczej, nawet przy wyłączonym zasilaniu. Oczekuje się, że MRAM wyeliminuje długi czas oczekiwania na uruchomienie telefonu komórkowego po włączeniu.
„Naukowcy już od dziesięcioleci próbują znaleźć ‘Świętego Graala’ pamięci półprzewodnikowych czyli nośnik trwały, niedrogi, szybki oraz zużywający niewielkie ilości energii. Wszystkie dzisiejsze technologie: DRAM, Flash oraz SRAM, rozwiązują jeden lub dwa z wyżej wymienionych problemów, lecz żadna z nich nie spełnia wszystkich czterech postulatów. Sukces Motoroli związany z technologią MRAM zdaje się zbliżać nas do ostatecznego celu, jakim jest idealna kość pamięci” – powiedział Jim Handy, kierownik Działu Pamięci Nieulotnych w firmie Semico Research Corporation.
Technologia MRAM umożliwia również integrację wielu rodzajów pamięci w obrębie jednej struktury. Po wyeliminowaniu potrzeby korzystania z wielu różnych pamięci, urządzenia przyszłości będą mogły być mniejsze i mieć więcej funkcji wykorzystujących tanią pamięć uniwersalną.
„Redukując stopień skomplikowania układu, MRAM umożliwia wydłużenie czas pracy z baterii oraz zwiększa sprawność systemu, jednocześnie obniżając jego koszt” – powiedział Tehrani. „MRAM łączy wysoką wydajność pamięci i możliwość przechowywania danych przy wyłączonym zasilaniu, umożliwiając korzystanie z obu zalet kosztem jedynie ułamka mocy wykorzystywanej przez dzisiejsze urządzenia”.
Korzyści płynące z technologii MRAM mogą znaleźć również zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym. Technologia MRAM może pomóc w rozwiązaniu problemów związanych z projektowaniem “inteligentnych samochodów” przyszłości, wymagających efektywnych i wydajnych pamięci nieulotnych, zdolnych do szybkiej pracy i licznych cykli zapisu i odczytu. Dzięki MRAM można usprawnić wiele funkcji, od najbardziej złożonych do najprostszych.
Pozycja Motoroli w dziedzinie wbudowanej pamięci MRAM jest kluczowym elementem ogłoszonego ostatnio porozumienia między Motorolą, Philipsem oraz STMicroelectronics. Celem tej współpracy jest pracowanie przełomowej, przyszłej technologii półprzewodnikowej oraz jej zastosowanie do produkcji na płytkach 300mm.
Produkt zaprezentowany przez Motorolę, to 1Mb pamięć typu MRAM o niskim zużyciu energii, bazująca na komórkach pamięci złożonych z pojedynczego tranzystora (1T) oraz pojedynczego magnetycznego złącza tunelowego (Magnetic Tunnel Junction - MTJ), charakteryzująca się cyklami zapisu i odczytu poniżej 50ns. To pierwsza, a zarazem największa pamięć MRAM, która została zintegrowana z układem CMOS z połączeniami miedzianymi. Projekt pamięci 64k x 16 oparty jest na 0.6 mikronowym procesie CMOS i został wykonany na płytce podłożowej 200mm z wykorzystaniem wewnętrznych połączeń miedzianych. Nowa struktura materiału magnetycznego użytego do nałożenia na przewody miedziane umożliwiła czterokrotną redukcję mocy potrzebnej do zapisywania bitów. W ten sposób uzyskano konkurencyjną cenowo strukturę pamięci o niskim zużyciu energii i dużej wydajności.