長久以來，我們這些缺乏耐性的人，一直期待著所有消費電子產(chǎn)品的開機時間能盡量縮短，愈快愈好。剛剛才打入消費市場的固態(tài)硬碟（SSD），已經(jīng)能大幅縮減使用者等待開機或?qū)C器從睡眠中喚醒的時間，事實上， SSD 已經(jīng)能實現(xiàn)極短時間的開機，或是瞬間喚醒機器。

　　目前， SSD 仍然以非揮發(fā)性記憶體（NVM）為主，主要採用快閃記憶體。儘管與傳統(tǒng)硬碟相比，快閃記憶體的速度提高了好幾個數(shù)量級，但今天在使用 SSD 開機時還需要等待一會兒。這也暴露出一個事實──在與ROM或DRAM相比時，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──磁阻式隨機存取記憶體（MRAM），它強調(diào)高可靠性、趨近無限的使用壽命、低功耗、更廣的工作溫度範圍，而且更重要的是，它的讀取時間快到能媲美 DRAM 。這些特性讓 MRAM 成為眾所矚目的焦點，吸引數(shù)家公司投入開發(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)性記憶體競爭的嶄新元件。 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儲存資訊的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)MTJ是由兩個被薄型穿隧介電質(zhì)隔開的磁性層所組成。資訊會在磁性層上依照磁化向量的方向儲存。位在一個磁化層上的磁性向量是磁性固定（magnetically fixed）或被固定（pinned）的，此時其他層則是磁性自由，可在相同和相反方向之間進行開關(guān)，分別稱之為「平行」或「反平行」狀態(tài)。當在固定和自由層之間施加小的偏置電壓時，穿隧電流便會流經(jīng)位于中間的薄介電層。而其磁性記憶體單元會透過響應(yīng)平行和反平行狀態(tài)，呈現(xiàn)出兩種不同的阻值。因此，藉由檢測電阻變化， MRAM 元件便能提供儲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)被整合到另一個典型CMOS積體電路的互連部份。在寫入過程中，選定的MTJ會置于所選擇的寫入字線和選定的位元線之間。當電流經(jīng)過所選的字線和位元寫入線，便會在這些線的周圍建立磁場。而在選定MTJ的上磁場向量總和必須足夠切換狀態(tài)。不過，沿著選定的字線或位元寫入線產(chǎn)生的磁場也必須足夠小，以確保不會切換到俗稱的「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入線周圍。

　　2006年， UBM TechInsights 曾拆解過飛思卡爾的 MRAM 元件，該元件具有一個尺寸約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，需要相當龐大的開銷所致。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。