МRAМ (магніторезистивна пам'ять з випадковою вибіркою) на основі ГМО
Компания Toshiba представила новый 2,5-дюймовый жесткий диск с рекордной плотностью записи
09 апреля 2002 года, 17:41 | Текст: Олег Нечай
Компания Toshiba представила супертонкий 2,5-дюймовый 60-Гб жесткий диск, в котором, по утверждению представителей компании, реализована самая высокая плотность записи данных для дисков этого форм-фактора. Плотность записи на новом жестком диске достигает 48,8 гигабит на квадратный дюйм, при этом емкость одной пластины диска составляет 30 Гб.
| Картинка к новости 'Компания Toshiba представила новый 2,5-дюймовый жесткий диск с рекордной плотностью записи' |
Новый 60-Гб жесткий диск MK6021GAS имеет толщину 9,5 мм, что намного меньше любого жесткого диска аналогичной емкости. Габаритные размеры нового диска - 70 х 100 х 9,5 мм. По мнению представителей компании Toshiba, новый диск по своим размерам и объему прекрасно подходит для использования в портативных компьютерах, компактных серверах, цифровых видеомагнитофонах и другом цифровом оборудовании.
В диске MK6021GAS применяется улучшенная технология обработки сигнала и доработанный серво-привод. Уровень шума диска составляет 24 дБ, а в режиме поиска - 31 дБ. Скорость вращения нового диска - 4200 оборотов в минуту. Среднее заявленное время поиска - 12 мс, объем буфера - 2 Мб. Диск оснащен интерфейсом ATA-5 и поддерживает режим передачи данных UltraDMA/100. Вес новинки - 99 г.
На основі ГМО створена магніторезистивна пам'ять, здатна за сприятливих умов замінити інші види пам'яті, включаючи і швидку SRAM (статистична оперативна пам'ять з довільним доступом, енергозалежна). Вона має малий час доступу (порядку одиниць - десятка наносекунд) і є енергонезалежною, тобто зберігається при відсутності електроживлення (на відміну від існуючих реалізацій оперативної пам'яті персональних ЕОМ). Для спеціальних застосувань важливим чинником є те, що вона радіаційно-стійка.
Розглянемо принцип дії перших МRAМна основі ефектів ГМО. Конструкція елементу пам'яті на основі псевдо-спінового вентиля (РSV) показана на рис.17.
Рис.17. Елемент пам'яті РSV МRAМна основі ефекту ГМО
Є два магнітних шари з матеріалів з різними властивостями, підібраними таким чином, що один шарів перемикається при меншій напруженості магнітного поля, інший - при більшій. Можна використовувати один і той же матеріал, але шари виготовити різної товщини. В цьому випадку тонша плівка перемкнеться при меншій напруженості поля («м'який» шар), товща - при більшій напруженості («жорсткий шар). «М'який» шар використовують для зчитування інформації, «жорсткий» - для її запису і зберігання. «М'який» шар може бути багато разів перемагнічений без зміни стану «жорсткого» шару.
Запис інформації проводиться пропусканням струму одночасно по двох лініях; лінії даних (sense line) і лінії запису/зчитування (word line), на перетині яких і знаходиться даний осередок (рис.18). Значенню «0» («1») відповідає напрям намагніченості «жорсткого» шару по (проти) осі х. Лінія запису/зчитування електроізольована від лінії даних.
В процесі зчитування струм змінної полярності пропускається по лінії запису/зчитування. Створюване ним магнітне поле недостатньо сильне для того, щоб перемагнітити нижній шар, проте достатне для перемагнічування верхнього феромагнітного шару. Тому при пропусканні струму паралельна орієнтація намагніченостей змінюється антипаралельною і так далі Якщо пропускати по лінії даних постійний струм, то унаслідок модуляції опору елементу, що знаходиться на перетині двох ліній (рис.18), напруга лінії даних також буде промодульованою, але з меншою глибиною, оскільки змінюється опір тільки одного елементу в лінії. Стан саме цього елементу і визначається в процесі зчитування. Оскільки напругу на всіх лініях даних можна вимірювати одночасно, то відбувається одночасне зчитування всіх елементів, розташованих уздовж лінії запису/зчитування. На рис.1 9 в одному масштабі часу зображені залежності струму лінії запису/зчитування, опори елементу, напруга лінії даних і його похідної для випадків, коли в осередку записаний «0» (а) і «1» (б).
Для зчитування достатньо проходження декількох імпульсів, його характерний час складає величину порядка 50 нс. Час запису -порядка 100 нс і може бути зменшено.
Елемент пам'яті має розміри 200 нм, нижній магнітний шар товщину 5,5нм, верхній магнітний, - 2,5 нм, середній (мідний), - 3 нм.
Ріс.19. Діаграма роботи Р8у МКЛМ при прочитуванні «0» (а) і «1» (б)
Крім того, проведені випробування показали, що МКЛМ витримує практично необмежене число циклів запису і прочитування, тобто процес старіння практично відсутній.