Toshiba entwickelt MRAM für nichtflüchtigen SoC-Cache
In Smartphone- und Tablet-Prozessoren steckt immer mehr SRAM als CPU-Cache; nichtflüchtiger MRAM-Cache könnte die Leistungsaufnahme solcher "Normally-off"-Geräte im Schlafmodus senken.
Toshiba forscht seit Jahren an Spin-Torque Transfer-(STT-)MRAM. Auf der Halbleiter-Entwicklerkonferenz IEDM stellen Toshiba-Entwickler nun neue STT-MRAM-Zellen vor, die sich potenziell als nichtflüchtiger Pufferspeicher für sparsame Mobilprozessoren eignen. Das Konzept hatte Toshiba im Rahmen eines japanischen Forschungsprojektes für "Normally-off Computing" bereits vor einem Jahr vorgestellt.
Die neue STT-MRAM-Zelle arbeitet mit einer Magnetisierung, die vertikal in die dünne Magnetschicht hineinragt (Perpendicular MRAM). Diese Art der Magnetisierung soll sowohl die Baugröße der einzelnen MRAM-Zellen minimieren als auch die zum Beschreiben nötigen Ströme. Die Zelle misst in einer Dimension weniger als 30 Nanometer.
Weil sie einmal eingeschriebene Informationen auch ohne Spannungsvesorgung behält, eignet sich die MRAM-Zelle gut für Einsatzbereiche, in denen es auf sparsamen Betrieb oder lange Akkulaufzeiten ankommt. Toshiba zielt auf die zweite Cache-Ebene der Prozessoren in Systems-on-Chip für Smartphones oder Tablets. Arbeitet dieser L2-Cache als inklusiver Cache, dann puffert er automatisch auch alle Daten, die in der L1-Ebene liegen. Der kleinere, aber schnellere L1-Cache aus SRAM könnte dann im Schlafmodus abschalten, ohne seine Daten zuvor aufwendig sichern zu müssen. Das schnellere ein- und ausschalten kann ebenfalls zum Energiesparen beitragen. (ciw)