Everspin在磁存儲器設計制造和交付給相關應用方面的知識和經驗在半導體行業中是獨一無二的。Everspin擁有600多項有效專利和申請的知識產權，在平面內和垂直磁隧道結（MTJ）STT-MRAM位單元的開發方面均處于市場領先地位。本篇文章介紹Everspin MRAM優化系統能耗。
 
與EEPROM或閃存相比，諸如MRAM之類的技術可以顯著降低系統總能耗。對于許多無線和便攜式應用程序，尤其是在不斷增長的物聯網中，能源預算（一段時間內消耗的總功率）是至關重要的組成部分。在計算設計的功耗預算時，工程師通常會查看設備的額定功耗。但是，其他因素也可能起作用。例如，對于非易失性存儲器，寫電流遠高于讀或待機電流。因此，在對功耗敏感的應用中，尤其是在需要頻繁進行內存寫入的系統中，需要考慮寫入時間。與EEPROM或閃存相比，MRAM之類的技術具有快速寫入和上電寫入時間，可以顯著降低系統總能耗。在本文中，我們比較了使用閃存的典型數據采集系統的系統能耗，EEPROM或MRAM。
 
總體而言，比較表明：
•非易失性存儲器的寫入時間是導致整個系統能耗的主要因素。因此MRAM的較短寫入時間實際上可以減少總能耗。
 
•使用具有MRAM的電源門控架構，可以進一步降低系統能耗，因為其更快的上電寫入時間可使MRAM待機功耗降低到零。
 
典型系統
圖1中的示意圖代表低壓差穩壓器（LDO），微控制器（MCU），非易失性存儲器和去耦電容器，通常用于數據采集應用，例如醫療監視器，數據記錄器等。其他系統組件，例如因為沒有考慮傳感器及其功耗。

 
假定該MCU處于低功耗睡眠狀態，并且具有定期喚醒以進行數據采集。所獲取的數據存儲在非易失性存儲器中，然后系統返回到睡眠狀態。
 
我們將非易失性存儲器與SPI接口進行比較，僅查看寫操作，這些操作通常比讀操作消耗更多的功率。由于寫命令，WREN位和兩個地址字節的開銷，可寫的數據字節數比SPI總線上的字節數少四倍。寫入非易失性存儲器的字節數被選擇為4和46?？赡茏钣锌赡苁撬膫€，代表一個數據采集樣本的存儲。同時，使用1.0uF去耦電容器供電時，可寫入MRAM的最佳數據量為46。
 
電源門控注意事項
 
快速計算表明，電源門控時，去耦電容非常重要。從零開始對電容器充電的能量非常重要。 EEPROM可以直接通過標準微控制器的I / O（通常為4 mA）供電。結果，使用了一個0.1μF的小電容去耦.MRAM和閃存需要的電流比標準MCU I / O所能提供的電流更多。因此，需要更大的去耦電容，以便閃存或MRAM可以利用存儲在設備中的能量運行。
 
寫操作的階段
非易失性存儲器的能耗是在寫操作的各個階段計算得出的（圖2）：

 
上升時間：在此階段，我們假設所有能量都進入去耦電容器，并且非易失性存儲器消耗的能量可以忽略不計。
 
上電時間：一旦VDD上的電壓超過閾值，就需要一個小的延遲（tPU）來使MRAM準備就緒，而對于EEPROM或閃存則不需要。在此階段，我們假設MRAM消耗數據手冊備用規格中所示的電流。
 
寫入時間：在此階段，非易失性存儲器消耗數據手冊有效規格中所示的電流。假設3.3V系統的容差為±10％，則I / O上的最低電壓可能為3.3V – 10％= 2.97V。此電壓2.97 V用于計算。


關鍵詞：MRAM   STT-MRAM