Ett forskarlag, ledd av professor Tetsuo Endoh vid Tohoku University, har framgångsrikt utvecklat 128Mb-densitet spin-överföring vridmoment magnetoresistivt random access memory (STT-MRAM) med en skrivhastighet på 14 ns för användning i inbyggda minnesapplikationer, som cache i IoT och AI. Detta är för närvarande världens snabbaste skrivhastighet för inbäddade minnesapplikationer med en densitet över 100 Mb och kommer att bana väg för massproduktion av STT-MRAM med stor kapacitet.

STT-MRAM är kapabel till höghastighetsdrift och förbrukar mycket lite ström, eftersom den behåller data även när strömmen är avstängd. På grund av dessa funktioner, STT-MRAM vinner dragkraft som nästa generations teknologi för applikationer som inbyggt minne, huvudminne och logik. Tre stora halvledarfabriker har meddelat att riskmassproduktion kommer att påbörjas 2018.

Eftersom minne är en viktig komponent i datorsystem, handhållna enheter och lagring, dess prestanda och tillförlitlighet är av stor betydelse för gröna energilösningar.

Den nuvarande kapaciteten för STT-MRAM varierar mellan 8 Mb-40 Mb. Men för att göra STT-MRAM mer praktiskt, det är nödvändigt att öka minnestätheten. Teamet vid Center for Innovative Integrated Electronic Systems (CIES) har ökat minnestätheten för STT-MRAM genom att intensivt utveckla STT-MRAMs där magnetiska tunnel junctions (MTJs) är integrerade med CMOS. Detta kommer att avsevärt minska strömförbrukningen för inbäddat minne som cache och eFlash-minne.

MTJ miniatyriserades genom en rad processutvecklingar. För att minska minnesstorleken som behövs för STT-MRAM med högre densitet, MTJ:erna bildades direkt på viahål – små öppningar som tillåter en ledande anslutning mellan de olika skikten i en halvledarenhet. Genom att använda den reducerade minnescellen, forskargruppen har designat 128Mb-densitet STT-MRAM och tillverkat ett chip.

I det tillverkade chipet, forskarna mätte en skrivhastighet för subarray. Som ett resultat, höghastighetsdrift med 14ns demonstrerades vid en låg strömförsörjningsspänning på 1,2 V. Hittills, detta är den snabbaste skrivhastigheten i ett STT-MRAM-chip med en densitet över 100 Mb i världen.