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Nuevos avances en la tecnología de memoria MRAM

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Chip Procesador

La llamada RAM magneto-resistiva es una de las tecnologías emergentes que pretende sustituir a la actual memoria DRAM, pero también al almacenamiento de estado sólido. Sus propiedades de no volatilidad y su gran rendimiento teórico han llevado a la industria a invertir en este campo de investigación desde hace una década, y recientemente se han dado avances que acercan la MRAM a su fase de producción.

Investigadores de Taiwán han realizado un avance en la tecnología MRAM, RAM magneto-resistiva o magnética, que permiten acelerar el cambio de estado de la memoria. Para ello emplean una capa de platino de tamaño nanométrico que mejora el desempeño de la espintrónica, que es el principio científico en la que se basa este tipo de memoria. Este consiste en aprovechar no solo la carga de los electrones, sino también sus propiedades de giro, o espín. La MRAM emplea el magnetismo para alternar el estado resistivo de cada celda entre positivo y negativo, lo que determina el valor binario de 1 o 0.

Además, este tipo de memoria tiene la ventaja de ser no volátil, por lo que no requiere energía para mantener el valor de las celdas, como ocurre con la DRAM. Esto, unido a un rendimiento que superaría al de la DRAM y la actual memoria 3D NAND, hace que la MRAM pueda ser un sustituto viable para ambas tecnologías. De hecho, los investigadores prevén que se pueda usar tanto para sustituir estas tecnologías por separado como para crear dispositivos de almacenamiento en los que no sería necesario usar una caché DRAM o NAND de alta velocidad, mejorando el desempeño de los soportes de almacenamiento SSD.

En esencia, la arquitectura de las celdas MRAM actuales se basa en dos capas magnéticas separadas por una capa aislante o “túnel magnético”. Una de estas capas magnéticas, con alta coercitividad, mantiene una polaridad fija, mientras que la otra, con baja coercitividad, es capaz de cambiar su polaridad, determinando el valor 1 o 0. Cuando las dos capas magnéticas tienen la misma polaridad, la magnetorresistencia del túnel eléctrico a través de la celda es más baja que cuando las capas magnéticas tienen una polaridad opuesta, estableciendo el valor 1.

El reto para incrementar el rendimiento es ser capaces de alterar la polaridad de la capa variable lo más rápido posible y de la forma más eficiente posible, algo en lo que interviene la naturaleza de la capa aislante. Y hay que tener en cuenta que el consumo eléctrico en la escritura es mayor que en la lectura, ya que implica alterar el magnetismo existente en la capa variable. Además, se dan importantes diferencias entre la escritura de alta y baja velocidad, lo que eleva demasiado el consumo.

Pero ahora, un grupo de investigadores de la Universidad Nacional Tsing Hua, de Taiwán, ha desarrollado una arquitectura nueva, en la que sitúan una lámina de platino de escala nanométrica bajo cada capa magnética, lo que mejora el proceso de conmutación, aumentando la velocidad y reduciendo el consumo eléctrico en estas operaciones. Esto se logra aprovechando la capacidad de la corriente de espín para manipular la polarización en películas magnéticas de múltiples capas acopladas. Los autores de esta investigación dijeron que este proceso es un fenómeno “que ocurre en las multicapas magnéticas donde la capa antiferromagnética arregla la capa ferromagnética”. Y señalaron que su trabajo “demuestra que el par de giro-órbita en las heteroestructuras ferromagnéticas / antiferromagnéticas facilita las manipulaciones independientes de distintas propiedades magnéticas, motivando diseños innovadores para futuros dispositivos de espintrónica”. Este avance acerca la tecnología a su fase de producción, pero los expertos afirman que aún quedan unos cinco años para que esta técnica en particular se integre en la industria.

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