Teknologi MTJ berkecepatan tinggi yang andal untuk STT-MRAM 1X nm dan logika NV memiliki aplikasi yang luas
Hardware

Teknologi MTJ berkecepatan tinggi yang andal untuk STT-MRAM 1X nm dan logika NV memiliki aplikasi yang luas


(a) Skema dan (b) gambar TEM dari struktur MTJ quad-interface yang dikembangkan dalam penelitian ini. Kredit: Universitas Tohoku

Profesor Tetsuo Endoh, memimpin sekelompok peneliti di Universitas Tohoku, telah mengumumkan pengembangan MTJ (Magnetic Tunnel Junction) dengan operasi tulis berkecepatan tinggi 10 ns, daya tahan yang cukup (> 1011), dan dengan retensi data yang sangat andal selama 10 tahun dengan ukuran 1X nm. Mewujudkan STT-MRAM 1X nm (Spin Transfer Torque-Magnetoresistive Random Access Memory) dan NV (Non-Volatile) -Logic memiliki aplikasi yang luas untuk berbagai bidang.

Karena STT-MRAM dan NV-Logic dengan teknologi hibrida MTJ / CMOS menawarkan konsumsi daya yang rendah, keduanya merupakan unsur penting dalam memori semikonduktor dan logika seperti prosesor. Untuk menerapkan teknologi spintronics ke penggunaan praktis, diperlukan operasi tulis dengan kecepatan lebih tinggi, konsumsi daya yang lebih rendah, dan ketahanan yang lebih baik. Kebutuhan tambahan mencakup retensi data yang melebihi 10 tahun, suhu pengoperasian yang lebih tinggi, dan skalabilitas yang sangat baik. Namun, ada masalah signifikan dengan retensi data, yang sering kali dicapai dengan mengorbankan kinerja operasional seperti kecepatan tulis, daya tulis, daya tahan, dan sebagainya. Masalah ini sangat membatasi bidang aplikasi STT-MRAM dan NV-Logic.

Untuk aplikasi 1X nm node STT-MRAM dan NV-Logic ke berbagai bidang, tim peneliti mengembangkan teknologi desain tumpukan MTJ baru dan teknologi fabrikasi yang sangat andal untuk antarmuka Quad tipe iPMA-MTJ (Quad-MTJ).

Menggunakan teknologi baru — yang pertama kali diusulkan dan didemonstrasikan oleh tim yang sama tahun lalu — menghasilkan fabrikasi Quad-MTJ yang berhasil. Tim peneliti kini telah dapat menunjukkan bahwa kepadatan tulis saat ini dari Quad-MTJ dapat dikurangi lebih dari 20% pada operasi tulis kecepatan tinggi 10ns dibandingkan dengan Double-MTJ konvensional — meskipun faktor stabilitas termal Quad- MTJ 2 kali lebih besar dari Double-MTJ. Dengan kata lain, retensi data Quad-MTJ dapat dipertahankan selama lebih dari 10 tahun dan pada suhu operasi yang lebih tinggi dari Double-MTJ. Selain itu, Quad-MTJ mencapai tingkat ketahanan yang memuaskan (lebih dari 1011), berkinerja lebih baik daripada Double-MTJ, meskipun retensi data Quad-MTJ lebih unggul dari Double-MTJ.

Tim peneliti menyatakan bahwa Quad-MTJ yang canggih mengatasi masalah serius dari Double-MTJ konvensional dalam beberapa cara: dilema antara retensi data dan berbagai jenis kinerja operasi seperti kecepatan tulis, daya tulis, daya tahan, dan sebagainya.

Hasilnya, teknologi Quad-MTJ yang dikembangkan ini, 1X nm STT-MRAM dan NV-Logic dengan teknologi hybrid MTJ / CMOS akan membuka basis spintronik LSI baru yang cocok untuk aplikasi luas termasuk bidang low-end (seperti sistem IoT dan jaringan sensor). sistem); bidang kelas atas (seperti sistem AI dan sistem pemrosesan gambar); dan bidang properti toleransi untuk aplikasi di lingkungan yang lebih keras (seperti suku cadang mobil, sistem fasilitas produksi, dan sebagainya).

Riset ini didukung oleh Afiliasi Industri CIES dengan program STT MRAM di CIES Consortium of Tohoku University dan CAO-SIP.

Hasil akan dipresentasikan pada Simposium Teknologi dan Sirkuit VLSI tahun ini sebagai konferensi virtual dari 14-19 Juni 2020. Selain itu, studi ini dimasukkan dalam “Sorotan Teknis dari Symposia 2020 tentang Teknologi & Sirkuit VLSI”.


Peneliti mengatasi tantangan operasi mendasar untuk RAM magnetik yang dikontrol tegangan


Disediakan oleh Universitas Tohoku

Kutipan: Teknologi MTJ berkecepatan tinggi yang andal untuk 1X nm STT-MRAM dan NV-logic memiliki aplikasi yang luas (2020, 17 Juni) diakses 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-06-reliable-high- speed-mtj-technology-1x.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP