El futuro de la caché L4 podría ser la memoria MRAM, según Intel

El futuro de la caché L4 podría ser la memoria MRAM, según Intel

Rodrigo Alonso

Investigadores del equipo de desarrollo de Intel han realizado una demostración con un conjunto de 2 MB de memoria de acceso aleatorio magnética (MRAM) que cumple con las especificaciones de para su utilización en un chip de memoria caché L4 de procesador, lo cual incluye retención de datos, durabilidad y corrección de errores. Según Intel, este hito podría marcar un paso adelante en el desarrollo de la tecnología.

En qué consiste y qué ofrece la MRAM

La memoria de acceso aleatorio magnética MRAM consta de una unión magnética y un transistor, el cual tiene un par de transferencia de giro (STT-MRAM). Es compatible con la tecnología CMOS estándar y, junto con sus otras características como la velocidad de transferencia, durabilidad y densidad, ha ganado bastante interés en la industria dado que según ha dicho Intel cumple con los requisitos para poder funcionar como memoria caché L4 integrada en un procesador o como memoria no volátil integrada (eNVM), ya que a diferencia de la RAM, este tipo de memoria retiene los datos.

Intel ha construido una matriz de 2 MB de este tipo de memoria que cumple con los requisitos de la caché L4. Este tipo de caché no necesita tener una gran velocidad pero sí una gran capacidad, y generalmente consiste en celdas SRAM de seis transistores. Según la demostración de Intel, esta matriz de 2 MB de MRAM tenía un tiempo de escritura de 20 ns, un tiempo de lectura de 4 ns, una resistencia de 1012 ciclos y es capaz de retener los datos durante un segundo a 110 grados Celsius de temperatura.

Claro que para cumplir con estos requisitos Intel tuvo que hacer algunas optimizaciones. La célula de bits MRAM tuvo que ser escalada para poder compararla con eNVM: la unión magnética bajó de 70-80 nm a menos de 55 nm, y esto provocó que la corriente eléctrica se redujera en un 30%, lo que significa que se redujo el consumo y el calor generado.

eNVM vs MRAM

Intel no lo ha dicho, pero es probable que esta demostración utilizara chips fabricados con el proceso 22FFL de la marca (el mismo usado para Foveros y los recientes chips Horse Ridge para computación cuántica), ya que a principios de este año Intel ya dijo que tenían lista la producción en masa de chips MRAM y RRAM (RAM resistiva).

En general, la MRAM almacena los bits a través del estado de resistencia variable de su célula, logrado mediante la unión de túnel magnético (MTJ) que consiste en capas magnéticas fijas y libres, con una barrera de túnel que las separa y permite el movimiento de la «libre». La alineación relativa de la capa fija y la libre determina la resistencia del MTJ.

Capas MRAMPor ejemplo, una alineación paralela de la orientación de los dos imanes daría como resultado un estado de baja resistencia. La magnetización de la capa libre se puede cambiar a través del efecto del par de transferencia de giro al conducir una corriente a través de la unión, lo que cambiaría la célula de estado (representando en un caso los ceros y en otro los unos del sistema binario).

¿Veremos MRAM como memoria caché L4 pronto?

El tiempo lo dirá, pero Intel parece bastante satisfecha con los resultados de su investigación y desarrollo de esta tecnología y parecen bastante decididos a implementarla de alguna manera, ya que han indicado que esta demostración representa un gran paso adelante en el desarrollo de la tecnología. El trabajo, por cierto, se presentó en la reunión anual de dispositivos electrónicos (IEDM), aunque Intel no es la única compañía que trabaja en la MRAM, puesto que tanto Samsung como TSMC y GlobalFoundries también están trabajando en ella.