長(zhǎng)久以來(lái)，我們這些缺乏耐性的人，一直期待著所有消費(fèi)電子產(chǎn)品的開(kāi)機(jī)時(shí)間能盡量縮短，愈快愈好。剛剛才打入消費(fèi)市場(chǎng)的固態(tài)硬碟（SSD），已經(jīng)能大幅縮減使用者等待開(kāi)機(jī)或?qū)C(jī)器從睡眠中喚醒的時(shí)間，事實(shí)上， SSD 已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)極短時(shí)間的開(kāi)機(jī)，或是瞬間喚醒機(jī)器。

　　目前， SSD 仍然以非揮發(fā)性記憶體（NVM）為主，主要採(cǎi)用快閃記憶體。儘管與傳統(tǒng)硬碟相比，快閃記憶體的速度提高了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，但今天在使用 SSD 開(kāi)機(jī)時(shí)還需要等待一會(huì)兒。這也暴露出一個(gè)事實(shí)──在與ROM或DRAM相比時(shí)，快閃記憶體的讀取速度顯然遜色許多。

　　2000年中，非揮發(fā)性記憶體領(lǐng)域出現(xiàn)了一匹黑馬──磁阻式隨機(jī)存取記憶體（MRAM），它強(qiáng)調(diào)高可靠性、趨近無(wú)限的使用壽命、低功耗、更廣的工作溫度範(fàn)圍，而且更重要的是，它的讀取時(shí)間快到能媲美 DRAM 。這些特性讓 MRAM 成為眾所矚目的焦點(diǎn)，吸引數(shù)家公司投入開(kāi)發(fā)，希望製造出在密度和速度方面都能與其他主流非揮發(fā)性記憶體競(jìng)爭(zhēng)的嶄新元件。 Everspin 正是其中一家企業(yè)，該公司已經(jīng)推出商用化的 MRAM 產(chǎn)品。

　　磁穿隧結(jié)（Magnetic Tunnel Junction， MTJ）是在MRAM儲(chǔ)存資訊的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)MTJ是由兩個(gè)被薄型穿隧介電質(zhì)隔開(kāi)的磁性層所組成。資訊會(huì)在磁性層上依照磁化向量的方向儲(chǔ)存。位在一個(gè)磁化層上的磁性向量是磁性固定（magnetically fixed）或被固定（pinned）的，此時(shí)其他層則是磁性自由，可在相同和相反方向之間進(jìn)行開(kāi)關(guān)，分別稱之為「平行」或「反平行」?fàn)顟B(tài)。當(dāng)在固定和自由層之間施加小的偏置電壓時(shí)，穿隧電流便會(huì)流經(jīng)位于中間的薄介電層。而其磁性記憶體單元會(huì)透過(guò)響應(yīng)平行和反平行狀態(tài)，呈現(xiàn)出兩種不同的阻值。因此，藉由檢測(cè)電阻變化， MRAM 元件便能提供儲(chǔ)存在磁性記憶體單元中的資訊。

　　圖1：Everspin MRAM封裝的X光影像。

　　MTJ結(jié)構(gòu)被整合到另一個(gè)典型CMOS積體電路的互連部份。在寫(xiě)入過(guò)程中，選定的MTJ會(huì)置于所選擇的寫(xiě)入字線和選定的位元線之間。當(dāng)電流經(jīng)過(guò)所選的字線和位元寫(xiě)入線，便會(huì)在這些線的周圍建立磁場(chǎng)。而在選定MTJ的上磁場(chǎng)向量總和必須足夠切換狀態(tài)。不過(guò)，沿著選定的字線或位元寫(xiě)入線產(chǎn)生的磁場(chǎng)也必須足夠小，以確保不會(huì)切換到俗稱的「半選」（half selected ） MTJ狀態(tài)。所謂半選狀態(tài)僅作用在所選擇的字線與位元寫(xiě)入線周圍。

　　2006年， UBM TechInsights 曾拆解過(guò)飛思卡爾的 MRAM 元件，該元件具有一個(gè)尺寸約26mm2的晶粒，密度為4Mb。與其他的 NVM 技術(shù)相比，其晶粒效率似乎較低，這主要是由于其架構(gòu)設(shè)計(jì)，需要相當(dāng)龐大的開(kāi)銷所致。而今，由飛思卡爾成立的 Everspin Technologies 推出了16Mb的 MRAM 元件，其晶粒尺寸僅為58mm2──尺寸僅提高二倍，但效能卻提升四倍。通常，增加密度的主要方法之一，是微縮製程。