磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（MRAM）是一種非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，它依賴于兩個(gè)鐵磁層的相對(duì)磁化狀態(tài)來存儲(chǔ)二進(jìn)制信息。以下是關(guān)于MRAM狀態(tài)的詳細(xì)解釋：

一、基本狀態(tài)

1. 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)：

• MRAM的存儲(chǔ)單元主要由磁性隧道結(jié)（MTJ）構(gòu)成，MTJ由兩層磁性材料和一層薄絕緣層組成。

• 其中一層磁性材料的磁化方向是固定的（稱為固定層），而另一層磁性材料的磁化方向可以根據(jù)外加磁場(chǎng)或電流的方向進(jìn)行翻轉(zhuǎn)（稱為自由層）。

2. 存儲(chǔ)狀態(tài)：

• 當(dāng)固定層和自由層的磁化方向相同時(shí)（平行狀態(tài)），MTJ的電阻較低，這種狀態(tài)對(duì)應(yīng)于邏輯值“0”。

• 當(dāng)固定層和自由層的磁化方向相反時(shí)（反平行狀態(tài)），MTJ的電阻較高，這種狀態(tài)對(duì)應(yīng)于邏輯值“1”。

二、寫入狀態(tài)

1. 寫入原理：

• MRAM的寫入操作是通過改變自由層的磁化方向來實(shí)現(xiàn)的。

• 這可以通過施加外部磁場(chǎng)、利用自旋轉(zhuǎn)移扭矩（STT）效應(yīng)或自旋軌道扭矩（SOT）效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。

2. 寫入過程：

• 在STT-MRAM中，寫入電流通過MTJ時(shí)，電子的自旋方向會(huì)被固定層的磁化方向所偏置，這些自旋電子撞擊自由層，導(dǎo)致其磁化方向翻轉(zhuǎn)。

• 在SOT-MRAM中，寫入電流在平面內(nèi)流動(dòng)，通過自旋軌道相互作用產(chǎn)生扭矩，以改變自由層的磁化狀態(tài)。

三、讀取狀態(tài)

1. 讀取原理：

• MRAM的讀取操作是通過測(cè)量MTJ的電阻變化來實(shí)現(xiàn)的。

• 讀取過程不會(huì)改變自由層的磁化狀態(tài)。

2. 讀取過程：

• 在MTJ上施加一個(gè)小的讀取電壓，這個(gè)電壓足夠小，不會(huì)引起自由層的磁化翻轉(zhuǎn)。

• 通過測(cè)量流過MTJ的電流來確定其電阻狀態(tài)，從而判斷存儲(chǔ)的是“0”還是“1”。

四、狀態(tài)保持與恢復(fù)

1. 非易失性：

• 由于鐵磁體的磁性不會(huì)由于斷電而消失，故MRAM具備非易失性。

• 這意味著即使斷電，MRAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。

2. 數(shù)據(jù)恢復(fù)：

• 當(dāng)MRAM重新上電時(shí)，其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)，無需進(jìn)行額外的讀取或恢復(fù)操作。

綜上所述，MRAM的狀態(tài)包括存儲(chǔ)狀態(tài)（邏輯值“0”和“1”）、寫入狀態(tài)（通過改變自由層的磁化方向來實(shí)現(xiàn)）以及讀取狀態(tài)（通過測(cè)量MTJ的電阻變化來實(shí)現(xiàn)）。此外，MRAM還具有非易失性特點(diǎn)，能夠保持存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)在斷電后不會(huì)丟失。