reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© anthony bolan dreamstime.com Technologie | 09 maja 2018

Prze艂omowa technologia PSC dla pami臋ci MRAM od Spin Transfer Technologies

Pami臋膰 jest jednym z najwa偶niejszych element贸w definiuj膮cym ka偶dy istniej膮cy obecnie system komputerowy, pami臋膰 masow膮 czy urz膮dzenie mobilne. Wydajno艣膰 pami臋ci, jej skalowalno艣膰, niezawodno艣膰 oraz koszty produkcji s膮 g艂贸wnymi kryteriami decyduj膮cymi o sukcesie ekonomicznym lub pora偶ce dzisiejszych produkt贸w wprowadzanych na rynek.
Projektujesz elektronik臋? Zarezerwuj 4 pa藕dziernika 2018 roku na najwi臋ksz膮 w Polsce konferencj臋 dedykowan膮 projektantom, Evertiq Expo Krak贸w 2018. Przesz艂o 60 producent贸w i dystrybutor贸w komponent贸w do Twojej dyspozycji, ciekawe wyk艂ady i 艣wietna, tw贸rcza atmosfera. Jeste艣 zaproszony, wst臋p wolny: kliknij po szczeg贸艂y.

漏 Evertiq

Niemal wszystkie dzisiejsze produkty wykorzystuj膮 jedn膮 lub kombinacj臋 ulotnych pami臋ci DRAM i SRAM oraz nieulotnych pami臋ci flash typu NOR lub NAND. Obecnie stosowane rozwi膮zania maj膮 znacz膮ce zalety, kt贸re doprowadzi艂y do ich dominacji na rynku w ci膮gu ostatnich 30 lat. Maj膮 r贸wnie偶 swoje wady, kt贸re rzucaj膮 cie艅 na ich przysz艂o艣膰. Bran偶a technologiczna od zawsze szuka艂a prze艂omowych rozwi膮za艅 na stworzenie wydajnej pami臋ci, a nowe aplikacje, takie jak AI, VR i IoT, dodatkowo nap臋dzaj膮 to zapotrzebowanie. Powstaj膮ce systemy musz膮 by膰 coraz szybsze, mniejsze, bardziej niezawodne i ta艅sze, aby skutecznie konkurowa膰. W ostatnich latach na rynku pojawi艂y si臋 nowe technologie pami臋ci, w tym STT-MRAM (Spin-Transfer Torque Magnetoresistive RAM), kt贸ra obieca艂a wysok膮 wydajno艣膰, niskie zu偶ycie energii i nieograniczon膮 wytrzyma艂o艣膰. Firma Spin Transfer Technologies, g艂贸wny tw贸rca zaawansowanej technologii pami臋ci magnetycznych STT-MRAM, w celu spe艂nienia tych oczekiwa艅 opracowa艂 w艂asn膮 struktur臋 PSC (Precesional Spin Current), kt贸rej zadaniem jest zwi臋kszenie g臋sto艣ci i wydajno艣ci oraz ograniczenie wyciek贸w w pami臋ciach typu STT-MRAM. Wyniki niedawno przeprowadzonych i zaawansowanych test贸w nowej konstrukcji PSC potwierdzi艂y, 偶e zwi臋kszy ona efektywno艣膰 momentu obrotowego (spinu) dowolnego urz膮dzenia MRAM od 40% do 70%. Oznacza to nie tylko wi臋ksze mo偶liwo艣ci przechowywania danych, ale tak偶e mniejsze zu偶ycie energii. Wzmocnienie to przek艂ada si臋 na ponad 10 000 krotne wyd艂u偶enie czas贸w przechowywania danych (retencji). Innymi s艂owy jednogodzinna retencja stanie si臋 d艂u偶sza ni偶 jednoroczna, przy jednoczesnym zmniejszaniu pr膮du zapisu.

Technologie SRAM, kt贸re s膮 obecnie standardem rynkowym w ka偶dym uk艂adzie logicznym, zaczynaj膮 dostrzega膰 granice miniaturyzacji i wydajno艣ci, hamuj膮c wzrost w takich dziedzinach jak IoT i AI. Podobnie DRAM, wykorzystywana w centrach danych i urz膮dzeniach mobilnych, jest stosunkowo droga w produkcji i powoduje coraz wi臋kszy wzrost zapotrzebowania na zasilanie. Struktura PSC zosta艂a zaprojektowana, aby umo偶liwi膰 STT-MRAM rozwi膮zanie wymienionych problem贸w i zast膮pienie pami臋ci SRAM i DRAM w aplikacjach mobilnych, centrach danych i sztucznej inteligencji, a tak偶e w celu poprawy retencji i wydajno艣ci w zastosowaniach motoryzacyjnych pracuj膮cych w wysokich temperaturach.

Efektywno艣膰 wiruj膮cego momentu obrotowego jest jedn膮 z podstawowych charakterystyk wydajno艣ci z艂膮cza pMTJ (prostopad艂e magnetyczne z艂膮cze tunelowe - bit, kt贸ry przechowuje logiczny stan pami臋ci w MRAM-ie) i jest definiowany przez stosunek bariery termicznej retencji, mierzony jako czas danych, kt贸re mog膮 by膰 niezawodnie przechowywane w pami臋ci, a pr膮dem prze艂膮czania niezb臋dnym do zmiany warto艣ci bitu.


Rysunek 1. Struktura pMTJ i kom贸rki pami臋ci SST-MRAM

W poprzednich implementacjach MRAM zwi臋kszenie bariery energetycznej w celu zwi臋kszenia retencji wymaga艂o proporcjonalnego zwi臋kszenia pr膮du zapisu, prowadz膮c do wi臋kszego zu偶ycia energii i znacznie szybszego zu偶ycia z艂膮cza pMTJ (ni偶sza wytrzyma艂o艣膰). Struktura PSC jest prze艂omowa, poniewa偶 skutecznie oddziela barier臋 energii statycznej, kt贸ra okre艣la czas przechowywania, od dynamicznych proces贸w prze艂膮czania, kt贸re reguluj膮 pr膮d prze艂膮czania. W rezultacie, dodanie struktury PSC do dowolnego pMTJ powoduje powstanie:
鈥 Bariery o wy偶szej energii, gdy przez pMTJ nie przep艂ywa pr膮d 鈥 co jest idealne do przechowywania danych przez d艂ugi czas.
鈥 Zwi臋kszonej polaryzacji spin贸w, w momencie gdy p艂ynie pr膮d a pami臋膰 zapisuje nowy stan 鈥 co jest idealne do minimalizacji pr膮du prze艂膮czania oraz znacznie wyd艂u偶a 偶ywotno艣膰 pami臋ci.


Rysunek 2. Modu艂owa budowa z艂膮cza pMTJ ze struktur膮 PSC

Struktura PSC zosta艂a zaprojektowana od podstaw, w taki spos贸b aby by艂a modu艂owa i umo偶liwia艂a naniesienie na dowolne pMTJ. Wytwarzana jest podczas procesu osadzania pMTJ zwi臋kszaj膮c ca艂kowit膮 grubo艣膰 og贸lnego stosu o oko艂o 4 nm. Struktura jest kompatybilna z szerok膮 gam膮 standardowych proces贸w produkcyjnych MRAM, materia艂贸w i narz臋dzi - umo偶liwiaj膮c dowolnej fabryce na 艂atwe w艂膮czenie struktury PSC do istniej膮cych stos贸w pMTJ bez zwi臋kszania z艂o偶ono艣ci proces贸w lub koszt贸w produkcji.

Testowanie struktury PSC przez Spin Transfer Technologies obejmowa艂o por贸wnywanie wydajno艣ci tych samych z艂膮czy pMTJ ze struktur膮 PSC i bez niej, dla du偶ej liczby urz膮dze艅 w uk艂adach testowych CMOS, w r贸偶nych temperaturach i dla r贸偶nych 艣rednic. Testy wykaza艂y du偶膮 przewag臋 wydajno艣ci w przypadku zastosowania struktury PSC, zar贸wno podczas zapisywania stan贸w pami臋ci o niskiej rezystancji 鈥 logiczne 鈥0”, jak i wysokiej 鈥 logiczna 鈥1”. Poni偶ej zestawiono zebrane rezultaty:
鈥 Zwi臋kszenie efektywno艣ci momentu obrotowego nawet o 70 procent.
鈥 Wzrost wydajno艣ci w zakresie rozmiar贸w (od 40 do 60 nm) i temperatur (od 30 掳C do 125 掳C).
鈥 Zwi臋kszenie barier termicznych o 50 procent, co odpowiada wyd艂u偶eniu czasu retencji danych o ponad cztery rz臋dy wielko艣ci, przy jednoczesnym zmniejszeniu pr膮du prze艂膮czania.
鈥 Zmniejszenie poziomu b艂臋du odczytu do pi臋ciu rz臋d贸w wielko艣ci.

Uzyskane dane wskazuj膮 na znaczny potencja艂 w stosowaniu nowej struktury PSC do aplikacji wymagaj膮cych znacznych pr臋dko艣ci przetwarzania danych oraz wytrzyma艂o艣ci temperaturowej. Dodatkowo, wydajno艣膰 struktury PSC wzrasta wraz ze zmniejszaniem si臋 z艂膮cza pMTJ. Dzi臋ki temu mo偶liwe b臋dzie powstanie nowych technologii dla pami臋ci wbudowanych SRAM wytwarzanych w najnowszych procesach 7 nm i 5 nm.

Obecnie istnieje ogromne zapotrzebowanie na pami臋膰 nieulotn膮, o wytrzyma艂o艣ci SRAM, ale o wi臋kszej g臋sto艣ci i ni偶szym poborze mocy. Opracowana przez firm臋 Spin Transfer Technologies struktura PSC w nied艂ugim czasie przyczyni si臋 do wi臋kszego rozpowszechnienia pami臋ci STT-MRAM, b臋d膮c jednocze艣nie bardzo atrakcyjn膮 alternatyw膮 dla SRAM i DRAM w najbardziej nowoczesnych i zaawansowanych aplikacjach.

漏 SpinTransfer
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
December 13 2018 13:08 V11.10.14-2