ST-MRAM磁隧道结写入方式

在认知、数据挖掘和综合分析方面的最新研究对存储器系统有了显著的需求，ST-MRAM 具有的高存储密度、低能耗、低误率等优势使其有着巨大的优势。在用作缓存上，ST-MRAM 由于具有很高的可写次数、对软错误的自然免疫力、无备用电源、高的集成密度、非易失性等特点，成为片上缓存系统的最佳候选者之一。

 

Slonczewski从理论上预测了一种被称为自旋转移矩的纯电学的磁隧道结写入方式，其基本原理如图1（a）所示，当电流从参考层流向自由层时，首先获得与参考层磁化方向相同的自旋角动量，该自旋极化电流进入自由层时，与自由层磁化的相互作用，导致自旋极化电流的横向分量被转移，由于角动量守恒，被转移的横向分量将以力矩的形式作用于自由层，迫使它的磁化方向与参考层接近，该力矩称为自旋转移矩。对于相反方向的电流，参考层对自旋的反射作用使自由层磁化获得相反的力矩，因此被写入的磁化状态由电流方向决定。

 

 

图1（a）自旋转移矩原理示意图；（b）自旋转移矩对磁动力学的作用图解

 

自旋转移矩依靠电流实现磁化翻转，写入电流密度大概在106~107A/cm2之间，而且写入电流的大小可随工艺尺寸的缩小而减小，克服了传统磁场写入方式的缺点，因而被广泛认为是实现磁隧道结的纯电学写入方式的最佳候选。随着自旋转移矩效应的发现以及材料和结构的优化，基于自旋转移矩效应的ST-MRAM器件应运而生。自自旋转移矩效应被证实以来，一方面研究人员通过大量的努力尝试降低磁化反转的临界电流，增加热的稳定性；另一方面多家公司也在积极研发ST-MRAM。Everspin也制备出ST-MRAM样片。

关于Everspin
Everspin在磁存储器设计，制造和交付到相关应用中的知识和经验在半导体行业中是独一无二的。Everspin拥有超过600项有效专利和申请的知识产权产品组合，在平面内和垂直磁隧道结（MTJ）STT-MRAM位单元的开发方面处于市场领先地位。Everspin公司在数据中心和云存储以及能源和工业及运输市场中部署了超过1.2亿个MRAM和STT-MRAM产品，为全球MRAM用户奠定了最强大，增长最快的基础。everspin代理宇芯电子提供非易失性MRAM芯片。  

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关键词：ST-MRAM