磁阻隨機存取存儲器（MRAM）是一種非易失性存儲器技術(shù)，它依賴于兩個鐵磁層的相對磁化狀態(tài)來存儲二進制信息。以下是關(guān)于MRAM狀態(tài)的詳細(xì)解釋：

一、基本狀態(tài)

1. 存儲單元結(jié)構(gòu)：

• MRAM的存儲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)外加磁場或電流的方向進行翻轉(zhuǎn)（稱為自由層）。

2. 存儲狀態(tài)：

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

• 當(dāng)固定層和自由層的磁化方向相反時（反平行狀態(tài)），MTJ的電阻較高，這種狀態(tài)對應(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現(xiàn)的。

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

2. 寫入過程：

• 在STT-MRAM中，寫入電流通過MTJ時，電子的自旋方向會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，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量MTJ的電阻變化來實現(xiàn)的。

• 讀取過程不會改變自由層的磁化狀態(tài)。

2. 讀取過程：

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

• 通過測量流過MTJ的電流來確定其電阻狀態(tài)，從而判斷存儲的是“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中存儲的數(shù)據(jù)也不會丟失。

2. 數(shù)據(jù)恢復(fù)：

• 當(dāng)MRAM重新上電時，其存儲的數(shù)據(jù)會自動恢復(fù)，無需進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現(xiàn)）以及讀取狀態(tài)（通過測量MTJ的電阻變化來實現(xiàn)）。此外，MRAM還具有非易失性特點，能夠保持存儲的數(shù)據(jù)在斷電后不會丟失。