Крутящий момент передачи вращения
Крутящий момент переноса спина ( STT ) — это эффект, при котором ориентация магнитного слоя в магнитном туннельном переходе или спиновом клапане может быть изменена с помощью спин-поляризованного тока.
Носители заряда (такие как электроны) обладают свойством, известным как спин , который представляет собой небольшую величину углового момента, присущего носителю. Электрический ток обычно неполяризован (состоит на 50% из электронов со спином вверх и на 50% со спином вниз); спин-поляризованный ток - это ток с большим количеством электронов любого спина. Пропуская ток через толстый магнитный слой (обычно называемый «неподвижным слоем»), можно создать спин-поляризованный ток. Если этот спин-поляризованный ток направить во второй, более тонкий магнитный слой («свободный слой»), то угловой момент может быть передан этому слою, изменив его ориентацию. Это можно использовать для возбуждения колебаний или даже изменения ориентации магнита. Эффекты обычно наблюдаются только в устройствах нанометрового масштаба.
Память крутящего момента с передачей вращения
[ редактировать ]Крутящий момент передачи спина можно использовать для переворота активных элементов в магнитной оперативной памяти. Магнитное запоминающее устройство с произвольным доступом и передачей вращательного момента (STT-RAM или STT-MRAM) представляет собой энергонезависимую память с почти нулевым энергопотреблением утечки, что является основным преимуществом по сравнению с памятью на основе заряда, такой как SRAM и DRAM . STT-RAM также имеет преимущества более низкого энергопотребления и лучшей масштабируемости, чем обычная магниторезистивная память с произвольным доступом (MRAM), которая использует магнитные поля для переворота активных элементов. [1] Технология передачи вращательного момента потенциально может сделать возможными устройства MRAM, сочетающие низкие требования к току и сниженную стоимость; однако величина тока, необходимая для переориентации намагничивания, в настоящее время слишком велика для большинства коммерческих приложений, и одно только уменьшение этой плотности тока является основой современных академических исследований в области спиновой электроники. [2]
Промышленное развитие
[ редактировать ]В 1997 году исследовательский центр Sony опубликовал первую заявку на патент Японии на SPINOR (энергонезависимую ортогональную память чтения/записи со спин-поляризованным впрыском), предшественника STT RAM. [3] Впоследствии, на IEDM 2005, исследователи Sony сообщили о первой работающей памяти STT емкостью 4 КБ, получившей название Spin-RAM, с заменой парамагнитного промежуточного слоя памяти SPINOR на диэлектрик MgO. [4]
Hynix Semiconductor и Grandis сформировали партнерство в апреле 2008 года для изучения коммерческого развития технологии STT-RAM. [5] [6]
Hitachi и Университет Тохоку продемонстрировали 32-Мбит STT-RAM в июне 2009 года. [7]
1 августа 2011 года Grandis объявила, что она была куплена Samsung Electronics за нераскрытую сумму. [8]
В 2011 году компания Qualcomm представила 1 Мбит встроенную STT-MRAM, изготовленную по TSMC 45-нм технологии LP компании на симпозиуме по СБИС . [9]
В мае 2011 года Российская корпорация нанотехнологий объявила об инвестициях в размере 300 миллионов долларов в Crocus Nano Electronics (совместное предприятие с Crocus Technology ), которая построит завод MRAM в Москве, Россия.
В 2012 году Everspin Technologies выпустила первый коммерчески доступный DDR3 двухрядный модуль памяти ST-MRAM емкостью 64 МБ. [10]
В июне 2019 года Everspin Technologies начала пилотное производство 28-нм чипов STT-MRAM емкостью 1 Гбит/с. [11]
В декабре 2019 года Intel продемонстрировала STT-MRAM для кэша L4. [12]
В 2022 году TechInsights обнаружила встроенную память STT-MRAM объемом 16 МБ в микроконтроллер фитнес-трекера FitBit Luxe и в несколько других коммерчески доступных носимых продуктов. [13]
Другие компании, работающие над STT-RAM, включают Avalanche Technology, Crocus Technology. [14] и технологии спинового переноса. [15]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бхатти, Сабприт; Сбиаа, Рашид; Хирохата, Ацуфуми; Оно, Хидео; Фуками, Сюнсукэ; Пираманаягам, СН (2017). «Оперативная память на основе спинтроники: обзор» . Материалы сегодня . 20 (9): 530. doi : 10.1016/j.mattod.2017.07.007 . hdl : 10356/146755 .
- ^ Ральф, округ Колумбия; Стайлз, доктор медицины (апрель 2008 г.). «Спиновые передаточные моменты». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 320 (7): 1190–1216. arXiv : 0711.4608 . Бибкод : 2008JMMM..320.1190R . дои : 10.1016/j.jmmm.2007.12.019 . ISSN 0304-8853 . S2CID 3209246 .
- ^ Майкен, Эрик. «Энергонезависимое запоминающее устройство» . патенты.google.com . Патентное ведомство Японии . Проверено 20 мая 2023 г.
- ^ Хосоми, М. (декабрь 2005 г.). «Новая энергонезависимая память с переключением намагничивания, передающим вращающий момент: Spin-ram» . Международная конференция IEEE по электронным устройствам, 2005 г. Технический дайджест IEDM . стр. 459–462. дои : 10.1109/IEDM.2005.1609379 . ISBN 0-7803-9268-Х . S2CID 17635524 . Проверено 20 мая 2023 г.
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ «Пресс-релиз Grandis с описанием партнерства с Hynix» (PDF) . Грандис. 1 апреля 2008 г. Архивировано из оригинала (PDF) 14 апреля 2012 г. . Проверено 15 августа 2008 г.
- ^ «Пресс-релиз Hynix, описывающий партнерство с Grandis» . Хайникс. 2 апреля 2008 года . Проверено 15 августа 2008 г. [ мертвая ссылка ]
- ^ «Сеанс 8-4: 32 МБ 2T1R SPRAM с локализованным драйвером двунаправленной записи и выравнивающей эталонной ячейкой с двумя массивами '1'/'0'» . vlsisymposium.org . Архивировано из оригинала 12 марта 2012 года.
- ^ [1] [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Ким, JP; Qualcomm Inc., Сан-Диего, Калифорния, США; Тэхён Ким; Уян Хао; Рао, HM; Канхо Ли; Сяочунь Чжу; Ся Ли; Ва Сюй; Канг, SH; Мэтт, Н.; Ю, Н. (15–17 июня 2011 г.). Встроенная STT-MRAM объемом 1 МБ, изготовленная по 45-нанометровому техпроцессу, с использованием технологий проектирования, позволяющих минимизировать нарушения чтения . 2011 Симпозиум по схемам СБИС (СБИС). ИИЭЭ . ISBN 978-1-61284-175-5 . ISSN 2158-5601 . Архивировано из оригинала 1 июля 2017 года . Проверено 30 ноября 2019 г.
{{cite conference}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ «Everspin выпускает первую память ST-MRAM с 500-кратной производительностью флэш-памяти» . Компьютерный мир . 12 ноября 2012 года . Проверено 25 сентября 2014 г.
- ^ «Everspin вступает в фазу пилотного производства первого в мире 28-нм компонента STT-MRAM емкостью 1 Гбит/с | Everspin» . www.everspin.com . Проверено 25 июня 2019 г.
- ^ «Intel демонстрирует STT-MRAM для кэша L4» . 10 декабря 2019 г.
- ^ «Крайт eMRAM TSMC 22ULL удален из кэша Ambiq™ Apollo4» . 20 июня 2023 г.
- ^ «Пресс-релиз «Крокус» с описанием нового прототипа MRAM» . crocus-technology.com . Крокус. 1 октября 2009 г. Архивировано из оригинала 20 апреля 2012 г.
- ^ «Интервью с Винсентом Чуном из Spin Transfer Technologies» . Mram-info.com . Проверено 7 февраля 2014 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Апплет крутящего момента
- Й. К. Слончевский: «Токовое возбуждение магнитных мультислоев (1996)», Журнал магнетизма и магнитных материалов, том 159, выпуски 1-2, июнь 1996 г., страницы L1-L7 [2]