磁性随机存取存储器(MRAM)是一种非易失性存储器技能，正在作为一种干流的数据存储技能被业界所广泛承受。它集成了一个磁阻器材和一个硅基挑选矩阵。MRAM的要害特色有非易失性、低电压作业、无限次读写的经用性、快速读写操作，而且作为后端技能而简略集成。这些特性使得MRAM有或许代替各种运用中的许多类型存储器。
在最简略的完结中，一个MRAM单元由连接着一个挑选晶体管的磁性地道结(MTJ)组成。磁性地道结有两个磁层组成，中心用一个很薄的氧化地道势垒离隔。其间一个磁层有固定的磁方向，被称为参阅层(FR)，另一个称为存储层(SL)，它能够从一个方向切换到另一个方向。存储比特的阻抗是低是高取决于存储层相对于固定参阅层的磁方向，即平行或反平行。要读取一个比特时，挑选晶体管导通，有个小的读取电流流经地道结，如图1所示。然后将结点阻抗的值与坐落凹凸阻抗值之间一半的参阅阻抗进行比较。
图1：(a)第一代MRAM中运用的传统架构在正交写入线的交叉点和挑选晶体管顶部包含MTJ单元。(b)最小磁滞回线的原理图显现存储层的回转和两个对应的阻值：高“1”和低“0”。传统MRAM架构中运用的读取(c)和写入机制(d)。在读取时，挑选晶体管处于导通状况，有个小的电流流经MTJ仓库，答应其阻抗的丈量。在写入时，挑选晶体管处于断开状况，2个正交磁场的组合保证了挑选性。
图2：传统MRAM架构(a)和TAS-MRAM架构(b)中的写入进程。在TAS-MRAbM写入办法(c)中，存储单元的写入只要在战胜反铁磁性物质的堵塞温度后才有或许，而这种物质能阻挠存储层(当两个层被磁性退耦时)。(d)TA-MRAM仓库总览，其间存储层和参阅层都受到反铁磁性层的操控。
区别不同MRAM主要靠写入存储层的办法。所有这些传统办法都存在一个一起的问题，即它们的可缩放性。跟着MTJ尺度的缩小，长期坚持写入的数据状况的才能也会下降。尽管业界测验用了各种办法来抵消这种效应，但它们都存在着运用高得多的功率写入数据的问题，从运用视点看使得这种存储器缺少吸引力，然后约束了商场的遍及。
TAS-MRAM概念
为了打破低功耗可写入才能与数据坚持才能之间的恶性循环，业界推出了一种被称为热辅佐开关(TAS-MRAM)的新办法。这种简略办法运用温度来区别数据存储和低写入功耗要求的特色。CEA/Spintec实验室创造的TAS-MRAM机制对磁存储层进行了改善，添加了一个反铁磁性层，这个层能够在读取操作时“堵塞”存储层的方向。图2所示的写入进程因而包含了部分加热结点到一个足够高的温度以免除这个“堵塞”特色，然后答应存储层在低磁场中被从头定向。这种机制因而支撑彻底可缩放的比特单元、低功耗的写入和杰出的数据坚持才能。
从MRAM到磁性逻辑单元(MLU)
运用TAS-MRAM概念取得的存储信息的优异稳定性鼓励Crocus Technology公司开发出了一种名为磁性逻辑单元(MLU)的新概念。坐落MLU中心的是一个自我参阅(SR)的磁单元，这个单元是用无磁层直接替代固定参阅层(FR)偏重命名为传感层完结的，见图3。如前所述，SR比特单元的阻抗取决于传感层和存储器的磁方向是平行仍是反平行的。但是，由于传感层方向能够用磁力线进行操控，因而这个单元变成了真实的3端逻辑单元，其输出值是存储数据的方向和传感层方向的比较成果，界说为输入比磁力线。这个单元用作XOR(异或)逻辑器材。
图3：比较带固定参阅(FR)层的TAS-MRAM与带传感参阅层(SR)的SR-TAS。
磁单元现在能够排列成链形，这样除了传统的NOR存储器架构外还能完结NAND类架构(Lcell)。在存储器运用中会用到差分读取方法，即在读取进程中传感层会被切换。只要阻抗改变符号界说存储数据的状况，不再需求外部参阅阻抗值。MLU不只能够完结经用、彻底可缩放的存储器解决方案，还能完结新的安全功用，比方传统的“仅存储器”架构不或许完结的方位匹配(Match-in-Place)。
方位匹配
Crocus Technology公司开发出了一种名为方位匹配(Match-in-Place)的立异功用，它在完结用户认证的一起不会向安全黑客露出任何秘要数据。
图4：方位匹配。
方位匹配架构的每个单元都是由一个非易失存储器单元和虚拟的MLU异或门组成。多个单元串连在一起构成一条NAND链路，秘要数据就存储在这里。用户数据随即施加于磁力线，终究构成的链路阻抗要么正确要么过错。假如输入数据是过错的(即不匹配存储的数据)，那就不会有任何信息脱离存储器，并供给哪些比特过错的信息。这是线性方位匹配引擎的基本原理。假如多条方位匹配NAND链路以平行方法放置，它们就能一起用来比较某个图画与许多存储图画的差异。
在图4所示比如中，一组4个MLU单元串联在一起构成一条NAND链，并成功创建了一个线性的方位匹配引擎。输入的二进制图画0011与存储的二进制图画1010进行比较。每个存储的比特都要与同组的比特进行逐个比较。灵敏的存储数据永久不会被读取并露出给黑客，匹配周期在速度和功耗上要比现有解决方案高出几个数量级。方位匹配引擎能够用作硬件加快器，从而简化%&&&&&%架构，下降整体本钱。这种新架构的运用领域十分广泛，包含安全微操控器、生物学设备和相关的存储器材。
运用事例：安全微操控器
Crocus决议专心于安全事务，并专门为智能卡和嵌入式微操控器开发出了一系列高端的安全产品。在智能卡事务中添加Crocus的MLU功用能够供给许多重要的优势，包含更短的编程时刻、更便利的软件开发、更高的可靠性和更快的个性化时刻。
与现有的NOR闪存技能比较，非易失性存储器能够在很短时刻内完结数据写入。编程时刻能够短至60ns，因而能加快要害的PIN码写入操作和密钥办理。由于MLU固有的架构，指令和数据能够按字节、半字或字的方法写入和擦除，不需求页面或组的办理。在先进的技能节点，经典的非易失性存储器(NVM)需求杂乱的操控器来处理磨损均衡等功用，而MLU技能是不需求的，由于它本身就具有很高的经用性。
智能卡产品的一个重要方面是需求个性化编程信息、安全操作系统或嵌入式运用程序，以反映发行者的装备信息和终究用户的特色。
快速编程能够明显节约本钱。Crocus Technology公司推出的MLU系列安全微操控器具有32位安全内核、用于存储代码和数据的MLU以及触摸和非触摸接口。十分高端的CT32MLU1200的方针运用是EMVco和通用规范EAL5+认证。
