Forskere udvikler 128 Mb STT-MRAM med verdens hurtigste skrivehastighed til indlejret hukommelse

Et forskerhold, ledet af professor Tetsuo Endoh ved Tohoku University, har med succes udviklet 128Mb-densitets spin-overførselsmoment magnetoresistive random access memory (STT-MRAM) med en skrivehastighed på 14 ns til brug i indlejrede hukommelsesapplikationer, såsom cache i IoT og AI. Dette er i øjeblikket verdens hurtigste skrivehastighed til indlejret hukommelsesapplikation med en tæthed på over 100 Mb og vil bane vejen for masseproduktion af STT-MRAM med stor kapacitet.

STT-MRAM er i stand til højhastighedsdrift og bruger meget lidt strøm, da den bevarer data, selv når strømmen er slukket. På grund af disse funktioner, STT-MRAM vinder indpas som næste generations teknologi til applikationer såsom indlejret hukommelse, hovedhukommelse og logik. Tre store halvlederfabrikker har annonceret, at risikomasseproduktion vil begynde i 2018.

Da hukommelse er en vital komponent i computersystemer, håndholdte enheder og opbevaring, dens ydeevne og pålidelighed er af stor betydning for grønne energiløsninger.

Den nuværende kapacitet af STT-MRAM ligger mellem 8 Mb-40 Mb. Men for at gøre STT-MRAM mere praktisk, det er nødvendigt at øge hukommelsestætheden. Holdet ved Center for Innovative Integrated Electronic Systems (CIES) har øget hukommelsestætheden af ​​STT-MRAM ved intensivt at udvikle STT-MRAM'er, hvor magnetiske tunnelforbindelser (MTJ'er) er integreret med CMOS. Dette vil betydeligt reducere strømforbruget af indlejret hukommelse såsom cache og eFlash-hukommelse.

MTJ'er blev miniaturiseret gennem en række procesudviklinger. For at reducere den nødvendige hukommelsesstørrelse til STT-MRAM med højere tæthed, MTJ'erne blev dannet direkte på via huller - små åbninger, der tillader en ledende forbindelse mellem de forskellige lag af en halvlederenhed. Ved at bruge den reducerede størrelse hukommelsescelle, forskergruppen har designet 128Mb-density STT-MRAM og fremstillet en chip.

I den fremstillede chip, forskerne målte en skrivehastighed for subarray. Som resultat, højhastighedsdrift med 14ns blev demonstreret ved en lav strømforsyningsspænding på 1,2 V. Til dato, dette er den hurtigste skrivehastighedsoperation i en STT-MRAM-chip med en tæthed på over 100 Mb i verden.