Uma equipe de pesquisa, liderado pelo Professor Tetsuo Endoh na Tohoku University, desenvolveu com sucesso a memória de acesso aleatório magnetoresistiva de torque de transferência de spin de 128 Mb (STT-MRAM) com uma velocidade de gravação de 14 ns para uso em aplicações de memória incorporada, como cache em IoT e AI. Esta é atualmente a velocidade de gravação mais rápida do mundo para aplicativos de memória incorporados com uma densidade acima de 100 Mb e abrirá o caminho para a produção em massa de STT-MRAM de grande capacidade.

STT-MRAM é capaz de operação em alta velocidade e consome muito pouca energia, uma vez que retém dados mesmo quando está desligado. Por causa desses recursos, STT-MRAM está ganhando força como a tecnologia de próxima geração para aplicativos como memória incorporada, memória principal e lógica. Três grandes fábricas de semicondutores anunciaram que a produção em massa de risco começará em 2018.

Como a memória é um componente vital dos sistemas de computador, dispositivos portáteis e armazenamento, seu desempenho e confiabilidade são de grande importância para soluções de energia verde.

A capacidade atual do STT-MRAM está entre 8 Mb-40 Mb. Mas para tornar o STT-MRAM mais prático, é necessário aumentar a densidade da memória. A equipe do Centro de Sistemas Eletrônicos Integrados Inovadores (CIES) aumentou a densidade da memória do STT-MRAM desenvolvendo intensamente os STT-MRAMs nos quais as junções de túnel magnético (MTJs) são integradas ao CMOS. Isso reduzirá significativamente o consumo de energia da memória integrada, como cache e memória eFlash.

Os MTJs foram miniaturizados por meio de uma série de desenvolvimentos de processo. Para reduzir o tamanho da memória necessária para STT-MRAM de alta densidade, os MTJs foram formados diretamente em orifícios via - pequenas aberturas que permitem uma conexão condutiva entre as diferentes camadas de um dispositivo semicondutor. Ao usar a célula de memória de tamanho reduzido, o grupo de pesquisa projetou STT-MRAM de 128 Mb de densidade e fabricou um chip.

No chip fabricado, os pesquisadores mediram a velocidade de gravação do subarray. Como resultado, a operação de alta velocidade com 14ns foi demonstrada em uma baixa tensão de alimentação de 1,2 V. Até o momento, esta é a operação de velocidade de gravação mais rápida em um chip STT-MRAM com densidade acima de 100 Mb do mundo.