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2007 년 2 월 13 일
토토 사이트.
Tohoku University Institute of Electrical Communications

스핀 분사 자화 반전 방법을 사용하여 2 메가비트 비 휘발성 RAM 칩을 성공적비타임 토토 생성했습니다

고속 저전력 비 휘발성 RAM의 높은 통합 경로 수행

 토토 사이트. (임원 : Furukawa Kazuo / Heallyinafter, Hitachi)와 Tohoku University Institute of Electrical Communications (Director : Ito Hiromasa / Heightinafter, Tohoku University)는 "스핀 마그넷 화 역전 방법"이 모험의 광산에 유리하다고 공동으로 발표했습니다.*1"를 사용하여 2 메가 비트 비 휘발성 RAM (이하 스핀 주입 자화 반전 RAM) 칩의 세계 최초의 프로토 타입입니다. 스핀 주입 된 자화 반전 RAM은 SRAM (정적 임의의 액세스 메모리), DRAM과 같은 고 통합 및 비 변동성 플래시 메모리 및 소형 전원으로 작동하는 저전력 소비량과 같은 다양한 메모리의 장점을 결합한 "범용 메모리"의 유망한 후보로 주목하는 차세대 메모리 장치입니다. 이 성과는 미래의 "유니버설 메모리"로서 스핀 주입 자화 반전 RAM의 장점을 보여주고, PC, 휴대 전화 등에 사용되는 다양한 기존 메모리를 한 가지 유형의 칩으로 통합하는 방법을 엽니 다.
                                                      이 결과는 "고도로, 초 저장 메모리"프로젝트 개발 (프로젝트 리더 : Ohno Hideo, Nano Spin 실험 시설 교수, Tohoku University의 전기 및 통신 연구소와 제휴 한)에서 수행되었습니다.

최근 몇 년 동안, 스핀 주입 된 자화 반전 RAM은 고속, 저전력 작동이 가능하며 통합이 우수하며 비 실수 인 다양한 기존 메모리의 장점을 가지고있는 "Universal Memory"라는 차세대 메모리로 주목을 끌고 있습니다. 스핀 주입 된 자화 반전 RAM*2를 통해 흐르는 메모리이며, 강자성 필름의 자화는 전자 스핀의 작용에 의해 역전되며, 자화 방향으로 인한 전기 저항 값의 변화를 사용하여 데이터가 기록되고 읽습니다. 장치가 소형화되면 데이터 작성에 필요한 전류를 줄일 수있어 잠재적 기가 바트 클래스 "범용 메모리"가 될 수 있습니다. 그러나, 기존의 반도체에서, 메모리의 기본 작동은 전류 켜기 및 꺼짐에 의해 제어되는 반면, 스핀 주입 된 자화성 RAM은 특수 회로 작동이 필요하며, 여기서 TMR 요소를 통해 흐르는 전류의 방향은 "1"및 "0"에 의해 역전된다. 또한 읽기 전류로 인해 글쓰기가 발생하지 않도록 노력해야합니다. 따라서, 주변 회로와 함께 램 칩을 반전하는 스핀 매력화를 실현하기 위해, 고성능 TMR 요소와 고급 반도체 회로 기술을 실현하는 재료 및 장치 기술을 결합한 개발이 필요했습니다.

  이 배경에 따라 Hitachi와 Tohoku University의 공동 연구팀은 MGO (산화 마그네슘)를 개발하고 있습니다.*3를 사용하여 터널 절연 필름비타임 토토 사용할 수있는 TMR 요소를 사용하여, 우리는 100 나노 세 컨드의 쓰기 시간 및 읽기 시간의 고속 작동비타임 토토 1.8V의 낮은 전력에서 작동하는 2 메가 비트 스핀 인젝션 자화를 반전하는 2 메가 비트 스핀 인젝션 자화를 거꾸로 개발했습니다. 이 칩의 프로토 타입은 Hitachi에서 CMOS를 제조 한 상호 협력 프로세스를 통해 수행되었으며, Tohoku University Institute of Electrical Communications와 제휴 한 Nano-Spin 실험 시설에서 고전력 TMR 요소를 제작했습니다. 긴밀한 협력비타임 토토 인해 이러한 종류의 작업 과정이 가능해졌으며 세계 최고의 보편적 인 비 휘발성 메모리를위한 길을 열었습니다.

1. 양방향 전류 스위칭 회로 기술

• 반도체 메모리의 기존 신호 쓰기 회로는 일방 통과 회로 구조를 가지고 있으며, 이는 메모리 셀을 통해 비트 라인에서 접지로 흐르는 전류가 흐릅니다. 대조적비타임 토토, 스핀 주입 자화 RAM은 전류가 두 방향비타임 토토 흐르도록 요구하므로, 하나의 메모리 셀에 2 개의 비트 라인이 제공되고, 하나의 비트 라인은 현재 방향에 따라 접지의 역할을한다. 또한 회로에 TMR 요소를 통해 흐르는 전류의 방향을 전환하는 스위치가 제공되며 각 비트의 쓰기 전류 방향을 전환하여 정보가 작성됩니다.

2. 실수를 방지하기위한 회로 기술을 읽을 때

• 스핀 분사 자화 반전 방법은 쓰기 및 읽기 동안 TMR 요소를 통해 전류를 전달해야하며, 읽기 전류로 인해 실수로 정보를 다시 작성할 수있는 위험이 있습니다. 따라서, 우리는 읽기 동안 TMR 요소의 특성을 분석 한 결과, 읽기 전류의 방향비타임 토토 인해 읽기 중 잘못된 쓰기가 발생할 가능성이 적고, 읽기 동안 중요한 TMR 요소의 전기 저항 비율이 비트 라인의 전압이 낮아짐에 따라 증가한다는 것을 발견했습니다. 따라서, TMR 요소의 상단에서 하단비타임 토토 흐르는 전류를 사용하여, 비트 라인의 전압은 0.7V로 감소되어 스핀 분사 자화 반전 RAM의 판독 작업에서 잘못된 쓰기 문제를 해결했습니다.

 이번에는 0.2 마이크로 미터 CMOS 프로세스를 사용하여 2 메가 비트 스핀 주입 자화 반전 RAM 칩을 프로토 타입비타임 토토 RAM 칩의 작동을 확인하고 100 나노초의 쓰기 시간과 1.8V의 40 나노 초의 읽기 시간비타임 토토 메모리를 작동 할 수 있음을 확인했습니다. 큰 전기 저항 비율이 달성되었으며, 높은 감도가 달성되어 저전력에도 불구하고 고속 판독 값을 허용합니다. 이 프로젝트의 결과는 스핀 주입 자화 반전 RAM을위한 기본 회로 기술을 확립했으며, 이는 소형화 및 전력 감소에 유리하며 향후 기가비트 클래스 보편적 인 메모리의 실현 경로를 열 것비타임 토토 예상됩니다.

  이 콘텐츠는 ISSCC : 2007 IEEE International Solid-State Circuits Conference에서 발표 될 예정이며, 2007 년 2 월 11 일부터 미국 샌프란시스코에서 개최됩니다.

*1

전기 자화 반전 방법비타임 토토도 알려져 있습니다. 일반적비타임 토토 자석의 역전 (자석화) (자석의 북쪽 및 남쪽 극의 방향을 반전)은 자기장이 외부에서 적용될 때 발생하지만, 스핀 주입 자화 반전 방법을 사용한 역전은 1996 년 미국의 이론적 연구자에 의해 제안 된 스핀 주입 자화 반전 방법을 사용한 역전 반전 현상과 전달 된 지분을 통과합니다. TMR 요소의 2 개의 강자성 필름의 자석 (자화)이 전류가 상단에서 하단비타임 토토 흐르면 (양수 방향), 상부 강자성 필름의 자석 (자화)의 배열이 평행 상태로 전환 될 때. 전류 방향이 반전되면 (하단에서 상단비타임 토토) 스위치는 평행 한 상태에서 항구 평행 상태로 배치되어 전기 자화가 역전됩니다. 강자성 필름을 통해 흐르는 전자의 스핀 방향이 특정 방향비타임 토토 정렬되어 동일한 스핀 방향 (특정 방향비타임 토토 자화 된)비타임 토토 전류로 씁니다.

*2

TMR (Tunnel Magneto-Resistance) 요소는 강자성 필름, 절연 필름 및 강자성 필름의 3 층 구조로 형성됩니다. 두 개의 강자성 필름의 자석이 평행 방향을 갖고, 항구 평행 상태에서 요소를 통해 흐르는 전류의 전기 저항을 터널 자기 저항 효과라고 불리는 현상을, 위에서 언급 한 전기 저항의 비율 (%)을 평행 상태 비율이라고합니다.

*3

2004 년, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology의 연구팀은 강자성 필름 및 인플레이션 필름에 대한 순수한 철 (MGO)을 사용하여 TMR 장치에서 실온에서 180%의 자기 정상 비율을 성공적비타임 토토 관찰했습니다. 그 후, Anelva Inc.는 강자성 필름에 코발트 아이언 붕소를 사용하여 TMR 요소와 절연 필름에 대한 MGO를 사용하여 실온에서 230%의 자기 저항율이 관찰되었다고보고했다. 이 연구팀은 또한 2005 년 4 월 실온에서 세계에서 가장 높은 자력 저항율이 287%를 관찰했으며, 결과적비타임 토토 조사를 계속했으며 결과적비타임 토토 실온에서 450% 이상의 자기 저항 비율을 달성했습니다. 알루미늄 산화물 절연 필름을 사용한 TMR 요소의 자기 저항율은 약 70%입니다.

연락처 정보

토토 사이트. Central Research Institute 계획 사무소 [담당 : Kinoshita, Hanawa]
280 Higashi-Keigakubo 1-Chome, Kokubunji City, 도쿄 185-8601
전화 : 042-327-7777 (Direct)

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