Magnetoresistive Random Access Memory

IT用語辞典バイナリ

MRAM

フルスペル：Magnetoresistive Random Access Memory
読み方：エムラム
別名：マグネティックRAM，磁気RAM，不揮発性磁気メモリ，磁気抵抗ランダムアクセスメモリ，Magnetoresistive RAM，Magnetic RAM

MRAMとは、メインメモリなどに用いられるRAM（Random Access Memory）の一種で、磁力（磁気抵抗効果）を用いてデータを記憶する仕組みをもったメモリのことである。

MRAMでは、ごく薄い強磁性体が絶縁体を挟んで3層構造となっている「磁気トンネル接合」を素子として用いている。この素子の両端の磁性体における磁界の向きが、互いに同じか、あるいは逆を向いているかによって、素子に電気を流した際の抵抗値が異なってくる。MRAMでは、磁界を制御し、抵抗値の強弱を「0」と「1」のデジタル信号として扱っている。

従来、メモリとしては主にDRAMやSRAMが利用されてきた。DRAMはコンデンサに電荷を蓄えることにより、SRAMはフリップフロップ回路の仕組みによって、データの記憶を行っている。しかし、DRAMもSRAMも、通電状態でなければ記憶が続かず、電源を切るとデータが消失してしまう（揮発性メモリである）という難点があった。

MRAMは磁気ディスクや磁気テープなどと同様に、磁気的にデータを保持するため、通電状態にかかわらずデータの保存が可能であるという利点を持っている。また、高速なデータの書き込みが可能で、書き換え回数もDRAMやSRAMと同程度まで可能であるため、不揮発性メモリとして現在使用されているフラッシュメモリが持っている読み出し速度の遅さといった難点を克服することができるとされている。

MRAMをコンピュータのメモリとして搭載できれば、PCの起動は高速化され、不意に電源が落ちてもデータが失われることがなくなるなど、これまでのコンピュータの扱いを劇的に変えることができるといわれている。2008年6月現在、半導体メーカー各社がそれぞれ量産化に向けた研究開発を進めている。

ちなみに、MRAMにスペルのよく似た「MROM」は、あらかじめデータが書き込まれた読み出し専用の記憶装置である「マスクROM」のことである。

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磁気抵抗メモリ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/05/12 02:53 UTC 版)

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磁気抵抗メモリ（じきていこうメモリ、英: Magnetoresistive Random Access Memory、MRAM、エムラム）は、磁気トンネル接合（Magnetic tunnel junction、MTJ）を構成要素とする不揮発性メモリである。SRAMやDRAMなどの電荷を情報記憶に用いるメモリと異なり、MRAMはMTJの磁化の状態（平行/反平行）によって情報記憶を行うため電源を切ってもデータが保たれる。

MTJの磁化反転方式の違いによりMRAM、Toggle MRAM^[1]、STT-MRAM（Spin Transfer Torque MRAM）、SOT-MRAM（Spin Orbit Torque MRAM）などの種類がある。

構造・動作原理

MRAMはMTJ、セルを選択するためのビット線、ワード線、そしてMTJの抵抗変化を読み出すトランジスタからなる。ビット線、ワード線はMTJを挟んで直交に走っており、両者に同時に電流を流すことで合成磁場を誘起し、メモリセルを選択することができる。

磁界書き込み型MRAM

書き込み動作

データの書き込みはMTJの磁化反転により行われる。MTJは絶縁体層を上下の強磁性体層が挟み込む構造からなり、上下の磁化の向きが相対的に"平行"か"反平行"であるかによって抵抗の大きさが異なるトンネル磁気抵抗効果（Tunnel Magneto Resistance effect、TMR）を示す。

上下の強磁性体層の内の一方は保磁力が大きく磁化が一方向に固定されているピン層で、もう一方は保磁力の小さく容易に磁化が反転するフリー層である。

フリー層の磁化反転には、”古典的”には電流によって外部磁場を誘起する方法がある。ビット線とワード線の両方に電流を流すと、合成磁場が誘起されそれによりフリー層の磁化が反転する。

しかしながら微細化を進めて集積密度を高める上では、誘起された磁場が隣のセルに影響を及ぼしてしまうこと、磁化反転に必要な電流密度が増大してしまうことなどから困難が生じている。

そこで、近年ではスピン偏極した電流を注入することにより磁化反転を実現するスピン注入磁化反転方式が主流となっている。

読み出し動作

読み出し時には、上記のようにTMR効果によってMTJの抵抗の大きさが平行、反平行時（${\displaystyle R_{L},R_{H}}$

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表 話 編 歴 半導体メモリ
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揮発性メモリ（VM）	SRAM DRAM Z-RAM TTRAM
不揮発性メモリ（NVM）	PROM EAROM EPROM EEPROM フラッシュメモリ NOR型フラッシュメモリ NAND型フラッシュメモリ MONOS型メモリ SONOS型メモリ ナノクリスタルメモリ FeRAM FFRAM MRAM STT-RAM PCRAM ReRAM OXRAM CBRAM NRAM
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