Figura 1:(a) La estructura MTJ desarrollada en este estudio en comparación con (b) la estructura MTJ convencional. Crédito:Universidad de Tohoku
Investigadores de la Universidad de Tohoku han anunciado el desarrollo de una nueva unión de túnel magnético, por lo que el equipo ha demostrado un tiempo de retención extendido para la información digital sin un aumento del consumo de energía activa.
Las memorias no volátiles son componentes esenciales en los circuitos integrados, porque pueden ofrecer un bajo consumo de energía. Entre las memorias no volátiles propuestas, La memoria de acceso aleatorio magnetorresistiva de giro-transferencia-par (STT-MRAM) se ha investigado y desarrollado intensamente, debido a su alta velocidad de lectura / escritura, capacidad de operación de bajo voltaje, y alta resistencia.
En la actualidad, el área de aplicación de STT-MRAM es limitada en la electrónica de consumo. Para utilizar STT-MRAM en áreas como la infraestructura social y automotriz, Es de vital importancia desarrollar una unión de túnel magnético (MTJ) con un alto factor de estabilidad térmica que determine el tiempo de retención de la información digital. manteniendo el consumo de energía bajo.
El equipo de investigación dirigido por el profesor Tetsuo Endoh, ha desarrollado una nueva unión de túnel magnético con una alta confiabilidad para STT-MRAM en dimensiones reducidas de nodo de tecnología 1Xnm. Para aumentar el factor de estabilidad térmica, es necesario aumentar la anisotropía magnética interfacial que se origina en la interfaz CoFeB / MgO.
Figura 2:(a) Factor de estabilidad térmica de los MTJ con la nueva estructura en comparación con los de la estructura convencional. (b) Corriente de escritura de MTJ con la nueva estructura en comparación con los de la estructura convencional. Crédito:IEEE y Universidad de Tohoku
Para aumentar la anisotropía interfacial, el equipo de investigación ha inventado una estructura con el doble de interfaces CoFeB / MgO en comparación con una convencional (Figs. 1a y 1b). Aunque el aumento en el número de interfaces puede mejorar el factor de estabilidad térmica, también podría aumentar la corriente de escritura (el consumo de energía activa) y degradar la relación de magnetorresistencia del túnel de las células STT-MRAM, resultando en una frecuencia de operación de lectura más baja. El equipo ha mitigado estos efectos mediante la ingeniería de la estructura MTJ para mantener el consumo de energía bajo y la relación de magnetorresistencia del túnel alta.
El equipo de investigación ha demostrado que el factor de estabilidad térmica se puede incrementar en un factor de 1,5-2, sin aumentar la corriente de escritura y por tanto el consumo de energía activa (figuras 2a y 2b) o degradar la relación de magnetorresistencia del túnel.
Por lo tanto, El equipo de investigación es optimista de que esta nueva tecnología MTJ puede conducir a una ampliación de las áreas de aplicación de STT-MRAM en el nodo tecnológico 1Xnm en entornos hostiles como la infraestructura social y automotriz. El equipo también ha adoptado el mismo conjunto de materiales que los utilizados en el STT-MRAM actualmente producido en serie, conservando la compatibilidad con el proceso existente. La tecnología logrará simultáneamente una alta rentabilidad para la producción en masa.
Esta investigación es parte de la Afiliación Industrial de CIES en el programa STT MRAM y el programa JST-OPERA Número de subvención JPMJOP1611, Japón. Los resultados se presentarán en los simposios de este año sobre tecnología y circuitos VLSI que se celebrarán en Kioto, Japón del 9 al 14 de junio, 2019.
Los resultados se presentarán en los simposios de este año sobre tecnología y circuitos VLSI que se celebrarán en Kioto, Japón del 9 al 14 de junio, 2019.
