Zukünftige Speichertechnologien, Teil 3

MRAM

Beim MRAM wird ein Bit als magnetische Polarität in Magnetschichten gespeichert. MRAM soll schneller sein als Flash und etwa sechs Mal schneller als DRAM. Jedes Atom im MRAM ist ein kleiner Elektromagnet. Magnetische Domänen bestehen aus Bereichen, in denen die Nord-Süd-Ausrichtung der atomaren Magnete gleich ist. Bei einer bestimmten Art von MRAM gibt es zwei Lagen von ferro-magnetischem Material mit einer isolierenden Schicht dazwischen, wie beim GMR. Die Richtung der atomaren Magnete in der unteren Lage (Domäne) ist fest. Die magnetische Richtung in der oberen Lage lässt sich ändern. Null oder Eins ergeben sich aus der gleichen oder gegensätzlichen Magnetrichtung. Beim Lesen wird der elektrische Widerstand durch diese drei Lagen gemessen. Er ist niedrig, wenn die obere und die untere Lage parallel ausgerichtet sind, und hoch, wenn beide antiparallel sind. Dies wird auch Tunneling Magneto-Resistance (TMR) genannt. Die Widerstandsdifferenz liegt heute schon bei etwa 50 Prozent. Zum Schreiben werden die Strom- und damit Magnetrichtungen in den Bit- und Zeichenleitungen (über beziehungsweise unter diesen drei Schichten) entsprechend gewählt.

MRAM-Zellen behalten ihren Bitzustand nach dem Lesen. Sie sollten schneller sein als herkömmliche DRAMs und weniger Platz benötigen. Schwierigkeiten gibt es durch die Verunreinigung der CMOS-Materialien mit dem ferro-magnetischen Material. Die magnetische Isolationsschicht muss extrem dünn (etwa 1,5 nm) und gleichmäßig dick (etw 1 Prozent Variation) sein.

Altis Semiconductor, gegründet im Juli 1999, ist eine Tochterfirma von IBM und Infineon mit 2200 eigenen Angestellten. Bei Altis in der Nähe von Paris wurde ab Mitte 2003 mit intensiver Forschung und Entwicklung von MRAMs begonnen. Bisher wurden etwa eine Milliarde Euro in Altis investiert. Bei diesem Projekt arbeiten mehrere Bereiche von IBM und Infineon aus vielen Teilen der Welt mit hochkarätigen französischen Universitätsinstituten zusammen. Der französische Staat unterstützt dieses Vorhaben sehr stark. Motorola ist ebenfalls auf dem Gebiet MRAM aktiv.