MRAM börjar finna sin plats

I somras lanserade Freescale världens första MRAM, magnetorestriktiva minne, på 4 Mbit. Redan har ett hundratal kunder anammat tekniken, och ett dussintal konstruktioner görs i de nordiska länderna.

- Vi hade 40 kunder från starten, och ett hundratal numera. Ett tiotal av dem har börjat med volymproduktion, berättar Mats Kellqvist på Freescale.

Hur många MRAM-kretsar företaget sålt vill han inte berätta, men han indikerar att det inte rör sig om några stora volymer.

- Kostnaden är ett problem, och vi jobbar för att få ner den, säger han.

Listpriset för 4 Mbits-MRAM-kretsen ligger på 25 dollar, alltså i storleksordningen en tiopotens mer än motsvarande flash eller DRAM. Ändå finns gott om tillämpningar, säger han och ger så skilda exempel som "svarta lådor" till bilindustrin, rymdutrustning, loggar till vindkraftverk och elmätare.

Johan Åkerman, forskare på KTH som tidigare deltagit i utvecklingen av MRAM hos Freescale och Motorola, konstaterade på det IEEE-seminarium i ämnet där han och Mats Kellqvist framträdde att de vanliga minnestyperna är ganska gamla.

- DRAM började man forska på 1966, och flash 1984. MRAM började utvecklas 1995 och blev produkt 2006. Saker och ting tar tid ibland, berättar han.

Att MRAM-utvecklingen tog så lång tid har flera skäl. Ett av de största problemen var att få till en bra teknik att läsa ut från minnet.

- Det gällde att skicka exakt så mycket ström så att en bit switchas, men inte mer. Vi trodde faktiskt det var omöjligt i fem år, innan vi kom på hur man skulle göra, den så kallade Néel-kopplingen, berättar Johan Åkerman.

En annan innovation av stor vikt var ryssen Leonid Savtchenkos så kallade toggle-skrivning, som visserligen ökade strömförbrukningen och gjorde minnet aningen långsammare, men som gjorde processfönstret praktiskt användbart.

- Det räddade MRAM-utvecklingen, konstaterar Åkerman.

Han berättar att den första kiselskivan med toggle-MRAM fungerade klanderfritt mot alla odds.

- Det tog oss ett år att förstå varför! Och det tog oss fyra månader att reproducera den första fungerande skivan. Så där måste man säga att vi hade tur.

MRAM är inte bara den första praktiskt användbara spintroniktillämpningen - det är också den första nya minnestypen sedan FeRAM kom på 1980-talet. Men FeRAM har inte blivit någon ekonomisk succé. Enligt Åkerman säljs sådana för omkring 10 miljoner dollar i år.

MRAM har en rad fördelar jämfört med andra minnen. Det är icke flyktigt, innehållet stannar alltså kvar även när strömmen slås av, till skillnad från DRAM. Det är snabbare än flash och FeRAM, och det tål obegränsat många läs- och skrivcykler. Dessutom är det strålningståligt, och klarar sålunda att användas i rymden utan någon härdning eller speciell kapsling.

- Och det är inbäddbart i CMOS. Minnet görs i de två översta metallagren.

Just detta faktum kan vara den allra viktigaste för MRAM i framtiden. För Freescale har visserligen planer på fristående MRAM i såväl mindre som större storlekar, och även på att minska geometrierna, först till 90 nm och därefter till såväl 65 och 45 nm. Men för Freescale skulle MRAM integrerat i exempelvis en DSP vara en oerhört intressant produkt.

- Vi jobbar med integrerade minnen i många andra kretstyper, men vi har inte offentliggjort något närmare, säger Mats Kellqvist.