Ett spänningsavkänningsschema utvecklat av forskare från Singapore kan förbättra noggrannheten för att läsa data från spinnbaserade minnessystem med endast minimala modifieringar. Schemat reagerar dynamiskt på spänningsförändringar i systemet, så att den bättre kan urskilja om den läser ett binärt på (1) eller av (0) tillstånd.
Den banbrytande datalagringstekniken, kallat spin-transfer torque magnetic random access memory (STT-MRAM), kodar data med hjälp av elektronernas inneboende rörelsemängd – deras spin, istället för deras laddning. Quang-Kien Trinh, Sergio Ruocco från A*STAR Data Storage Institute och Massimo Alioto från National University of Singapore ligger i framkant av globala ansträngningar för att bevisa att STT-MRAM kan ge en snabb, hög densitet, lågeffektalternativ till befintliga laddningsbaserade minnen.
"STT-MRAM är den ledande kandidaten för framtida icke-flyktiga, universell minnesteknik, " säger Trinh. "Det kan användas i konsumentenheter, företagsdatacenter, och till och med avancerade kritiska applikationer som obemannade fordon, flygplan, och militär."
I STT-MRAM-system, databitar lagras som antingen 1:or eller 0:or genom att vända orienteringen av magnetiserade "bitceller". För att läsa en bitcell, systemet jämför sin egen referensspänning med "bitline"-spänningen över bitcellen - 1- eller 0-tillståndet identifieras sedan baserat på skillnaden mellan de två spänningarna, kallas läsmarginalen.
Dock, "minnesläsoperationen anses vara en av de största vägspärrarna för denna framväxande teknologi, " enligt Trinh. Referensspänningen vänder ofta oavsiktligt bitcellen, eller läser fel minnestillstånd om läsmarginalen är liten.
Trinh, Ruocco och Alioto insåg att de kunde undvika läsfel om de skulle känna av bitlinjespänningen och justera referensspänningen som svar, så att läsmarginalen alltid förblir hög.
"Vårt nya dynamiska referensschema genererar två referensvärden, en för att läsa logik 0 och en annan för att läsa logik 1, " förklarar Trinh. "I logiskt 0-tillstånd, en liten avläsningssignal jämförs med ett stort referensvärde, i logik 1-tillstånd, en stor avläsningssignal jämförs med ett litet referensvärde."
Teamets simuleringar tyder på att deras dynamiska referensschema skulle kunna införlivas i befintliga STT-MRAM-system med minimala modifieringar, och skulle minska läsfel med två storleksordningar.
"Vi ser fram emot att utnyttja synergin mellan vårt dynamiska referensschema och befintliga kretsar, ", säger Trinh. "Vi arbetar också med lösningar för att minska energiförbrukningen och designkomplexiteten."
