La nouvelle technologie quadruple à jonction tunnel magnétique offre une endurance et une conservation fiable des données

Nouvelle technologie quadruple jonction tunnel magnétique (MTJ) qui offre une meilleure endurance et une rétention fiable des données

Figure 1 : Une illustration schématique du nouveau concept de technologie avancée Quad-MTJ. Basé sur la technologie Quad-interface avec une rétention élevée sur 10 ans, le Quad-MTJ avancé réalise une propriété d’endurance élevée en introduisant (i) une barrière MgO à faible RA, (ii) un faible dumping magnétique dans la couche d’enregistrement et (iii) une couche de référence stable . Crédit : IEEE & Université du Tohoku

Le groupe du professeur Tetsuo Endoh du Centre d’électronique intégrée innovante de l’Université de Tohoku a annoncé une nouvelle technologie quadruple à jonction tunnel magnétique (MTJ) qui offre une meilleure endurance et une conservation fiable des données (sur 10 ans) au-delà de la génération 1X nm.

Cette nouvelle technologie Quad répond aux exigences de conception du nœud semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire (CMOS) X nm de pointe et ouvrira la voie à une consommation d’énergie ultra-faible pour les appareils de périphérie de l’Internet des objets (IoT). dans les communications mobiles, l’industrie automobile, l’électronique grand public et les équipements industriels/d’infrastructure.

Les résultats seront présentés en juin lors d’une conférence internationale sur les circuits intégrés semi-conducteurs à très grande échelle intitulée « 2021 Symposia on VLSI Technology and Circuits ». La conférence a lieu du 13 au 19 juin.

Le développement de sociétés intelligentes grâce à l’utilisation de l’IoT, de l’IA et des réseaux basés sur les systèmes de communication mobile de nouvelle génération nécessite que les appareils périphériques soient plus économes en énergie. Une plus grande efficacité énergétique contribue également à l’objectif de devenir neutre en carbone.

De nombreux circuits logiques intégrés avec une mémoire à accès aléatoire magnétorésistive à couple de transfert de spin (STT-MRAM) en tant que technologie à faible consommation d’énergie. Cependant, pour respecter les règles de conception du CMOS X nm, le diamètre MTJ doit être formé à l’aide du processus de fin de ligne (BEOL) et doit être fabriqué à une génération de 1X nm.

Nouvelle technologie quadruple jonction tunnel magnétique (MTJ) qui offre une meilleure endurance et une rétention fiable des données

Figure 2 : (a) montre la stabilité thermique du diamètre circulaire pour le nouveau MTJ à interface quadruple avancé conçu dans cette étude et le MTJ à double interface conventionnel. (b) Démontre le nombre de cycles d’écriture (endurance) des Quad-MTJ et Double-MTJ 18 nm avancés. L’endurance du Quad-MTJ 18 nm avancé dépasse au moins 6 × 1011 en raison de l’efficacité d’écriture élevée de la nouvelle technologie Quad. (c) Indique la constante d’amortissement des nouveaux matériaux ferromagnétiques utilisés pour l’enregistrement des couches 1 et 2. La constante d’amortissement magnétique diminue de l’ordre de Single, Double et Quad, ce qui permet d’obtenir une faible consommation d’énergie et une endurance élevée. Crédit : IEEE & Université du Tohoku

Le MTJ Quad-interface développé (Quad MTJ) – le premier du genre – dispose de trois nouvelles technologies : (i) une technologie à faible RA, (ii) un matériau à faible amortissement dans la couche d’enregistrement et (iii) une couche de référence stable .

Cela lui a permis d’avoir (1) de meilleures caractéristiques de rétention de plus de 10 ans, (2) une endurance qui a dépassé au moins 6 X 1011, (3) une opération d’écriture à grande vitesse de 10 nanosecondes, (4) une opération à faible consommation d’énergie de 20 %, et (5) un faible taux d’erreur d’écriture combiné à un diamètre circulaire de 18 nm. De plus, le Quad-MTJ présente des caractéristiques de rétention et d’endurance élevées pour un fonctionnement à grande vitesse de 10 ns. C’est la première fois au monde que des conditions sévères 1 à 5 sont réalisées à la génération 1X nm.

Le Quad-MTJ 18 nm possède une technologie STT-MRAM de grande capacité qui est plus petite que la mémoire statique à accès aléatoire (SRAM). A ce titre, il est prévu de remplacer la SRAM pour la génération X nm en logique CMOS. Cela signifie que l’application de STT-MRAM peut s’étendre à la logique de pointe, atteignant une consommation d’énergie ultra, une excellente évolutivité et une fiabilité élevée dans les processeurs d’application.


La technologie MTJ haute vitesse fiable pour 1X nm STT-MRAM et NV-logic a de nombreuses applications


Plus d’information:
La technologie avancée Quad-MTJ 18 nm surmonte le dilemme de la rétention et de l’endurance sous une mise à l’échelle au-delà de 2X nm. Conférence : 2021 Symposiums sur la technologie et les circuits VLSI

Fourni par l’Université du Tohoku

Citation: La nouvelle technologie quadruple de jonction tunnel magnétique offre une endurance et une conservation fiable des données (2021, 2 juin) récupéré le 2 juin 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-06-magnetic-tunnel-junction-quad-tech.html

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