Figura 1:(a) A estrutura MTJ desenvolvida neste estudo comparada com (b) a estrutura MTJ convencional. Crédito:Tohoku University
Pesquisadores da Tohoku University anunciaram o desenvolvimento de uma nova junção de túnel magnético, pelo qual a equipe demonstrou um tempo de retenção estendido para informações digitais sem um aumento do consumo de energia ativa.
As memórias não voláteis são constituintes essenciais em circuitos integrados, porque podem oferecer baixo consumo de energia. Entre as memórias não voláteis propostas, A memória de acesso aleatório magnetorresistiva de torque-transferência de spin (STT-MRAM) tem sido intensamente pesquisada e desenvolvida, por causa de sua alta velocidade de leitura / gravação, capacidade de operação de baixa tensão, e alta resistência.
Atualmente, a área de aplicação do STT-MRAM é limitada em eletrônicos de consumo. Para usar o STT-MRAM em áreas como infraestrutura automotiva e social, é vital desenvolver uma junção de túnel magnético (MTJ) com um alto fator de estabilidade térmica que determina o tempo de retenção de informações digitais, enquanto mantém o consumo de energia baixo.
A equipe de pesquisa, liderado pelo professor Tetsuo Endoh, desenvolveu uma nova junção de túnel magnético com alta confiabilidade para STT-MRAM em dimensões reduzidas de nó de tecnologia 1Xnm. Para aumentar o fator de estabilidade térmica, é necessário aumentar a anisotropia magnética interfacial originada na interface CoFeB / MgO.
Figura 2:(a) Fator de estabilidade térmica de MTJs com a nova estrutura em comparação com aqueles com a estrutura convencional. (b) Corrente de escrita de MTJs com a nova estrutura em comparação com aqueles com a estrutura convencional. Crédito:IEEE &Tohoku University
Para aumentar a anisotropia interfacial, a equipe de pesquisa inventou uma estrutura com o dobro do número de interfaces CoFeB / MgO em comparação com uma convencional (Figs. 1a e 1b). Embora o aumento no número de interfaces possa aumentar o fator de estabilidade térmica, também pode aumentar a corrente de escrita (o consumo de energia ativa) e degradar a razão de magnetorresistência de túnel das células STT-MRAM, resultando em uma freqüência de operação de leitura mais baixa. A equipe mitigou esses efeitos projetando a estrutura do MTJ para manter o consumo de energia baixo e a taxa de magnetorresistência do túnel alta.
A equipe de pesquisa demonstrou que o fator de estabilidade térmica pode ser aumentado por um fator de 1,5—2, sem aumentar a corrente de escrita e, portanto, o consumo de potência ativa (Figs. 2a e 2b) ou degradar a relação de magnetorresistência do túnel.
Portanto, a equipe de pesquisa está otimista de que esta nova tecnologia MTJ pode levar a uma ampliação das áreas de aplicação de STT-MRAM no nó de tecnologia 1Xnm em ambientes hostis, como infraestrutura automotiva e social. A equipe também adotou o mesmo conjunto de materiais usados no STT-MRAM atualmente produzido em massa, manter a compatibilidade com o processo existente. A tecnologia alcançará simultaneamente uma alta relação custo-benefício para a produção em massa.
Esta pesquisa faz parte da Afiliação Industrial do CIES no programa STT MRAM e no programa JST-OPERA Grant Number JPMJOP1611, Japão. Os resultados serão apresentados no Simpósio deste ano em Tecnologia e Circuitos VLSI, que será realizado em Kyoto, Japão de 9 a 14 de junho, 2019.
Os resultados serão apresentados no Simpósio deste ano em Tecnologia e Circuitos VLSI, que será realizado em Kyoto, Japão de 9 a 14 de junho, 2019.
