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产综研验证电压写入型磁存储器稳定工作的条件

发布时间:2019-05-09 20:58 来源:未知 编辑:admin

  日本产业技术综合研究所(简称“产综研”)于2015年12月10日宣布,实际验证了利用电压向磁存储器稳定写入的技术,找到了磁存储器实用化时必需的写入错误率的实现方法。这是向磁性隧道结元件(MTJ元件)加载电压脉冲写入信息的“电压扭转MRAM”基础研究的一环,将来有望实现超低功耗的非易失性存储器。

  在利用电子具有的电性(电荷)和磁性(自旋)的自旋电子学领域,利用磁铁磁化所具有的非易失性记录功能的零待机功耗非易失性存储器(MRAM)备受关注。MTJ元件可以通过电流及电压等扭转记录层的磁化方向,从而改变电阻(隧道磁阻效应),并利用这一效应进行信息写入。

  现在,全世界都在推进产品开发的电流写入方式MRAM(STT-MRAM)方面,由于写入电流需要耗电,因此耗电量的降低空间有限。而电压扭转MRAM虽然尚处于基础研究阶段,但具有(1)从原理上看不需要电流,因此耗电量超低;(2)能以纳秒级速度高速工作;(3)高耐久性;(4)可在室温下工作等特点。

  此次实证研究中,向可用于GB级大容量存储器的垂直磁化型MTJ元件进行了10万次写入,在最高效进行磁化反转的电压加载时间内,实现了较低的写入错误率4×10-3。如果在写入后执行几次验证,这一数值可以满足存储器实用化所需的10-10~10-15程度的写入错误率,因此可稳定地作为存储器工作。

  另外,要想使存储器超高速工作,需要探索在不验证的前提下实现10-10~10-15的写入错误率的可能性,因此进行了计算机仿真。相对于耐热扰动性Δ计算了写入错误率,此次的实验结果4×10-3与Δ=26、磁阻尼系数=0.1的模拟结果完全一致。因此得出了当Δ=50以上、磁阻尼系数=0.01时,写入错误率能达到10-15以下的结论。

  今后,将开发磁阻尼系数低、耐热扰动性Δ高的MTJ元件并进一步提高电压写入的精度,目标是在不验证的前提下实现实用水平的写入错误率。特约撰稿人:工藤 宗介

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