Самоотносимая ячейка mram с оптимизированной надежностью

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности нагрева магнитного туннельного перехода при минимизации рисков пробоя и старения туннельных барьерных слоев. Элемент магниторезистивной памяти с произвольным доступом (MRAM), подходящий для операции термической записи и для операции самоотносимого чтения, содержит область магнитного туннельного перехода, имеющую первую часть и вторую часть, при этом каждая часть содержит слой запоминания, слой считывания и туннельный барьерный слой; причем магнитный туннельный переход дополнительно содержит антиферромагнитный слой между двумя слоями запоминания, закрепляющий намагниченность запоминания каждого из слоев запоминания при низком температурном пороге и освобождающий их при высоком температурном пороге, так что во время операции записи свободная намагниченность каждого слоя считывания способна на магнитное насыщение в соответствии с направлением магнитного поля записи при приложении этого поля, и намагниченности запоминания способны на переключение в направлении, по существу, параллельном и соответствующем направлению насыщенных свободных намагниченностей. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к элементу магниторезистивной памяти с произвольным доступом (MRAM), подходящему для операции термической записи, а также для операции самоотносимого чтения, запись в который надежным образом может выполняться при более высоких температурах по сравнению с обычными ячейками MRAM.

Уровень техники

Ячейки магниторезистивной памяти с произвольным доступом (MRAM), в которых используется так называемая операция самоотносимого чтения, как правило, содержат магнитный туннельный переход, образованный магнитным слоем запоминания, имеющим намагниченность, направление которой можно изменять с первого устойчивого направления на второе устойчивое направление, тонким изолирующим слоем и слоем считывания с намагниченностью, имеющей обратимое направление. Самоотносимые ячейки MRAM позволяют выполнять операцию записи и чтения с низким потреблением энергии и увеличенной скоростью. Операция самоотносимого чтения описана в европейской патентной заявке ЕР 2276034, принадлежащей этому же заявителю. Как правило, она содержит двухступенчатую выборку, при которой намагниченность слоя считывания ориентируют в первом и втором направлениях, и для каждого направления измеряют соответствующее сопротивление магнитного туннельного перехода.

Самоотносимые ячейки MRAM могут быть предпочтительно использованы в CAM на основе MRAM, энергонезависимых ячейках, используемых для целей обеспечения безопасности, включая защиту информации о привилегиях пользователя, безопасности или шифровании на пакетной основе для устройств коммутации данных, брандмауэров, мостов и маршрутизаторов, имеющих высокую производительность. Самоотносимые ячейки MRAM также можно использовать для создания устройств функциональной памяти с пониженным выходом, а также в высокотемпературных областях применения.

В случае высокотемпературных областей применения импульс тока пропускают через магнитный туннельный переход, чтобы нагреть ячейку MRAM до высокой температуры. Этот импульс тока приводит к возникновению в тонком изолирующем слое значительных механических напряжений. Электрическое напряжение в магнитном туннельном переходе может достичь напряжения пробоя такого изолирующего слоя или даже превысить его. Даже если напряжение, приложенное к изолирующему слою, ниже его напряжения пробоя, то механические напряжения, связанные с импульсом электрического тока, могут привести со временем к существенному старению, в частности после большого числа циклов приложения электрического напряжения, например во время циклов записи.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к элементу магниторезистивной памяти с произвольным доступом (MRAM), подходящему для операции термической записи (TA-записи) и для операции самоотносимого чтения, который содержит область магнитного туннельного перехода, имеющую первую часть, содержащую: первый слой запоминания, имеющий первую намагниченность запоминания; первый слой считывания, имеющий первую свободную намагниченность; и первый туннельный барьерный слой между первым слоем запоминания и первым слоем считывания; и вторую часть, содержащую: второй слой запоминания, имеющий вторую намагниченность запоминания; второй слой считывания, имеющий вторую свободную намагниченность; и второй туннельный барьерный слой между вторым слоем запоминания и вторым слоем считывания; причем область магнитного туннельного перехода дополнительно содержит антиферромагнитный слой, расположенный между первым и вторым слоями запоминания, который закрепляет первую и вторую намагниченности запоминания при низком температурном пороге и освобождает первую и вторую намагниченности запоминания при высоком температурном пороге, при этом во время операции записи первая и вторая свободные намагниченности способны на магнитное насыщение в соответствии с направлением магнитного поля записи при приложении магнитного поля записи, и первая и вторая намагниченности запоминания способны на переключение в направлении, по существу, параллельном и соответствующем направлению насыщенных первой и второй свободных намагниченностей.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения элемент MRAM может быть дополнительно выполнен таким образом, что первая часть магнитного туннельного перехода имеет первое произведение "сопротивление-площадь", которое, по существу, равно второму произведению "сопротивление-площадь" второй части магнитного туннельного перехода, в результате чего отношение магнитосопротивлений элемента MRAM остается, по существу, неизменным во время операции записи.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу для записи в элемент MRAM с использованием операции TA-записи, содержащему следующие этапы:

- нагревают магнитный туннельный переход до высокого температурного порога;

- переключают первую и вторую намагниченности запоминания; и

- охлаждают элемент MRAM ниже критической температуры, чтобы зафиксировать первую и вторую намагниченности запоминания в их записанном состоянии; причем первую и вторую намагниченности запоминания переключают, по существу, одновременно в направлении, по существу, параллельном друг другу. Упомянутое переключение может содержать приложение магнитного поля записи таким образом, чтобы выполнить магнитное насыщение первой и второй свободных намагниченностей в соответствии с направлением магнитного поля записи; и первую и вторую намагниченности запоминания можно переключать, по существу, одновременно и в направлении, по существу, параллельном друг другу.

Конструкция описанного элемента MRAM с магнитным туннельным переходом, содержащим первый и второй туннельные барьерные слои, позволяет снизить напряжение, прикладываемое к первому и второму туннельным барьерным слоям при нагреве магнитного туннельного перехода до высокого температурного порога, по сравнению с магнитным туннельным переходом, содержащим только один барьерный слой. Таким образом, магнитный туннельный переход описанного элемента MRAM можно нагревать эффективно при минимизации рисков пробоя и старения туннельных барьерных слоев.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет лучше понято при рассмотрении варианта его реализации, приведенного в качестве примера и проиллюстрированного с помощью Фиг. 1, на которой показан элемент памяти с произвольным доступом, соответствующий этому варианту.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации

На Фиг. 1 показан элемент 1 памяти с произвольным доступом (MRAM), соответствующий одному из вариантов реализации настоящего изобретения. Элемент 1 MRAM содержит магнитный туннельный переход 2, имеющий первую часть 2', содержащую первый слой 23 запоминания, имеющий первую намагниченность 231 запоминания, первый слой 21 считывания, имеющий первую свободную намагниченность 211, и первый туннельный барьерный слой 25 между первым слоем 23 запоминания и первым слоем 21 считывания. Магнитный туннельный переход 2 также имеет вторую часть 2", содержащую второй слой 24 запоминания, имеющий вторую намагниченность 232 запоминания, второй слой 22 считывания, имеющий вторую свободную намагниченность 212, и второй туннельный барьерный слой 26 между вторым слоем 24 запоминания и вторым слоем 22 считывания. Магнитный туннельный переход 2 также содержит антиферромагнитный слой 20, расположенный между первым и вторым слоями 23, 24 запоминания, который закрепляет первую и вторую намагниченности 231, 232 запоминания при низком температурном пороге, ниже критической температуры антиферромагнитного слоя 20, и освобождает первую и вторую намагниченности 231, 232 запоминания при высоком температурном пороге, равном и выше упомянутой критической температуры.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения операция термической записи (ТА-записи) в элемент 1 MRAM может содержать этапы, на которых:

- нагревают магнитный туннельный переход 2 до высокого температурного порога;

- переключают первую и вторую намагниченности 231, 232 запоминания; и

- охлаждают магнитный туннельный переход 2 до низкого температурного порога, чтобы зафиксировать первую и вторую намагниченности 231, 232 запоминания в их записанном состоянии.

Конфигурация магнитного туннельного перехода 2, при которой первый и второй слои 23, 24 запоминания симметрично расположены с обеих сторон антиферромагнитного слоя 20, приводит к тому, что первая намагниченность 231 запоминания переключается, по существу, одновременно со второй намагниченностью 232 запоминания и в направлении, по существу, параллельном второй намагниченности 232 запоминания.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения элемент 1 MRAM дополнительно содержит линию 5 поля, связанную с магнитным туннельным переходом 2. Линия 5 поля предназначена для пропускания тока 51 поля, приспособленного для создания магнитного поля 52 записи, которое способно переключать первую и вторую намагниченности 231, 232 запоминания в направлении, по существу, перпендикулярном линии 5 поля. Нагрев элемента 1 MRAM можно выполнять путем пропускания тока 31 нагрева через магнитный туннельный переход 2 по линии 4 тока, электрически связанной с магнитным туннельным переходом 2 (см. Фиг. 1). В качестве альтернативы, линия 4 тока также могла бы использоваться для пропускания тока 51 поля, предназначенного для создания магнитного поля 52 записи. После того как магнитный туннельный переход 2 охлажден до низкого температурного порога, намагниченность 231 запоминания становится закрепленной в переключенной или записанной ориентации, соответствующей ориентации магнитного поля 52 записи.

Первый и второй слои 23, 24 запоминания выполнены таким образом, чтобы они имели магнитную анизотропию, ориентированную в направлении, по существу, перпендикулярном линии 5 поля, что позволяет переключать первую и вторую намагниченности 231, 232 запоминания, по существу, одновременно и, по существу, в одном и том же направлении при приложении магнитного поля 52 записи.

В другом варианте реализации настоящего изобретения переключение первой и второй намагниченностей 231, 232 запоминания выполняют путем приложения магнитного поля 52 записи такой величины, чтобы происходило насыщение первой свободной намагниченности 211 в направлении, соответствующем направлению этого поля 52. Насыщенная первая свободная намагниченность 211, в свою очередь, возбуждает первое локальное магнитное поле 60 рассеяния, связывающее первую намагниченность 231 запоминания в конфигурации закрытого магнитного потока таким образом, чтобы ориентировать эту намагниченность 231 в направлении насыщенной первой свободной намагниченности 211. Магнитное поле 52 записи также располагают таким образом, чтобы оно насыщало вторую намагниченность 212 считывания в направлении этого поля 52. Насыщенная вторая намагниченность 212 считывания возбуждает второе локальное магнитное поле 61 рассеяния, связывающее вторую свободную намагниченность 212 с намагниченностью 232 запоминания в конфигурации закрытого магнитного потока таким образом, чтобы ориентировать вторую намагниченность 232 запоминания в направлении насыщенной второй свободной намагниченности 212. На Фиг. 1 первое и второе локальные магнитные поля 60, 61 рассеяния показаны ориентирующими первую и вторую намагниченности запоминания вправо. Так как первое и второе локальные магнитные поля 60, 61 рассеяния ориентированы в одном и том же направлении, первое локальное магнитное поле 60 рассеяния также ориентирует вторую намагниченность 232 запоминания в направлении насыщенной первой свободной намагниченности 211, а второе локальное магнитное поле 61 рассеяния ориентирует первую намагниченность 231 запоминания в направлении насыщенной второй свободной намагниченности 212. Как следствие, первая и вторая намагниченности 231, 232 будут переключаться согласно результирующему магнитному полю рассеяния, соответствующему сумме первого локального магнитного поля 60 рассеяния и второго локального магнитного поля 61 рассеяния.

Первую и вторую свободные намагниченности 211, 212 и, таким образом, величину первого и второго локальных магнитных полей 60, 61 рассеяния можно менять путем изменения толщины первого и второго свободных слоев 21, 22. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения толщина первого и второго слоев 21, 22 считывания является такой, что первая и вторая свободные намагниченности 211, 212 по отдельности больше суммы первой и второй намагниченностей 231, 232 запоминания. В предпочтительном случае толщина слоя 21 считывания является такой, что величина магнитного поля 52 записи, необходимая для насыщения свободных намагниченностей 211, 212, может быть ниже приблизительно 80 Э. Величину локального магнитного поля 60, 61 рассеяния можно дополнительно увеличить за счет расположения в слое 21, 22 считывания материала, обладающего большим спонтанным намагничиванием. Кроме того, величину магнитного поля 52 записи, необходимую для насыщения свободных намагниченностей 211, 212, можно дополнительно снизить за счет обеспечения слоя 21, 22 считывания с малой анизотропией.

Так как расстояние между первым слоем 23 запоминания и первым слоем 21 считывания и между вторым слоем 24 запоминания и вторым слоем 22 считывания является небольшим, как правило, в диапазоне нескольких нанометров, то первая и вторая намагниченности 231, 232 запоминания более эффективно связаны с первой и второй свободными намагниченностями 211, 212, чем с магнитным полем 52 записи, созданным линией 5 поля (или линией 4 тока).

В другом варианте реализации настоящего изобретения способ для самоотносимого чтения из элемента 1 MRAM содержит следующие этапы:

- устанавливают первую и вторую намагниченности 211, 212 считывания в первом направлении чтения;

- измеряют первое значение R1 сопротивления перехода;

- устанавливают первую и вторую намагниченности 211, 212 считывания во втором направлении чтения; и

- измеряют второе значение R2 сопротивления перехода.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения установление первой и второй намагниченностей 211, 212 считывания в первом направлении чтения содержит приложение магнитного поля 54 чтения, имеющего первое направление, путем пропускания в линии 5 поля тока 53 поля чтения, имеющего первую полярность. Установление первой и второй намагниченностей 211, 212 считывания во втором направлении чтения содержит приложение магнитного поля 54 чтения, имеющего второго направление, путем пропускания в линии 5 поля тока 53 чтения, имеющего вторую полярность. Первый и второй слои 21, 22 считывания выполнены таким образом, чтобы они имели магнитную анизотропию, ориентированную в направлении, по существу, перпендикулярном линии 5 поля, в результате чего первая и вторая намагниченности 211, 212 считывания устанавливаются, по существу, одновременно и, по существу, в одном и том же первом и втором направлениях при приложении магнитного поля 54 чтения в первом и втором направлениях соответственно. Измерение первого и второго значений R1, R2 сопротивления перехода можно выполнять путем пропускания тока 32 считывания в магнитном туннельном переходе 2 через линию 4 тока.

При этом элемент 1 MRAM дополнительно выполнен таким образом, что первая часть 2' магнитного туннельного перехода 2 имеет первое произведение RA1 "сопротивление-площадь", которое, по существу, равно второму произведению RA2 "сопротивление-площадь" второй части 2" магнитного туннельного перехода 2. Так как во время операции записи первая намагниченность 231 запоминания переключается в направлении, по существу, параллельном второй намагниченности 232 запоминания, то отношение MR магнитосопротивлений элемента 1 MRAM остается, по существу, неизменным при операции записи. Здесь отношение MR магнитосопротивлений определено следующим образом:

MR=(R2-R1)/R1 (Уравнение 1)

где R1 - низкое сопротивление магнитного туннельного перехода 2, измеренное, когда первая и вторая намагниченности 211, 212 считывания установлены, по существу, параллельно первой и второй намагниченностям 231, 232 запоминания, и R2 - высокое сопротивление магнитного туннельного перехода 2, измеренное, когда первая и вторая намагниченности 211, 212 считывания установлены, по существу, антипараллельно первой и второй намагниченностям 231, 232 запоминания.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения первый и второй туннельные барьерные слои 25, 26 содержат Al2O3 или MgO. Первый и второй туннельные барьерные слои 25, 26 могут иметь, по существу, одну и ту же толщину. Первый и второй слои 21, 22 считывания также могут иметь, по существу, одну и ту же толщину.

Ссылочные обозначения

1 - Ячейка магниторезистивной памяти с произвольным доступом

2 - Магнитный туннельный переход

2' - Первая часть

2" - Вторая часть

20 - Антиферромагнитный слой

21 - Первый слой считывания

22 - Второй слой считывания

23 - Первый слой запоминания

24 - Второй слой запоминания

25 - Первый туннельный барьерный слой

26 - Второй туннельный барьерный слой

211 - Первая свободная намагниченность

212 - Вторая свободная намагниченность

231 - Первый ферромагнитный слой

232 - Второй ферромагнитный слой

24 - Первый антиферромагнитный слой

31 - Ток нагрева

32 - Ток чтения

4 - Линия тока

5 - Линия поля

51 - Ток записи

52 - Магнитное поле записи

53 - Ток поля чтения

54 - Магнитное поле чтения

60 - Первое локальное магнитное поле рассеяния

61 - Второе локальное магнитное поле рассеяния

MR - Отношение магнитосопротивлений

R1 - Низкое сопротивление

R2 - Высокое сопротивление

RA1 - Первое произведение "сопротивление-площадь"

RA2 - Второе произведение "сопротивление-площадь"

1. Элемент магниторезистивной памяти с произвольным доступом (MRAM), подходящий для операции термической записи и для операции самоотносимого чтения и имеющий отношение магнитосопротивлений, причем элемент MRAM содержит область магнитного туннельного перехода, имеющую:
- первую часть, содержащую:
- первый слой запоминания, имеющий первую намагниченность запоминания;
- первый слой считывания, имеющий первую свободную намагниченность; и
- первый туннельный барьерный слой между первым слоем запоминания и первым слоем считывания; и
- вторую часть, содержащую:
- второй слой запоминания, имеющий вторую намагниченность запоминания;
- второй слой считывания, имеющий вторую свободную намагниченность; и
- второй туннельный барьерный слой между вторым слоем запоминания и вторым слоем считывания;
причем область магнитного туннельного перехода дополнительно содержит антиферромагнитный слой, содержащийся между первым и вторым слоями запоминания и закрепляющий первую и вторую намагниченности запоминания при низком температурном пороге и освобождающий первую и вторую намагниченности запоминания при высоком температурном пороге,
при этом во время операции записи первая и вторая свободные намагниченности способны на магнитное насыщение в соответствии с направлением магнитного поля записи при приложении магнитного поля записи, и
первая и вторая намагниченности запоминания способны на переключение в направлении, по существу, параллельном и соответствующем направлению насыщенных первой и второй свободных намагниченностей.

2. Элемент MRAM по п. 1, который дополнительно выполнен таким образом, чтобы во время операции чтения первая и вторая свободные намагниченности устанавливались, по существу, одновременно и в направлении, по существу, параллельном.

3. Элемент MRAM по п. 1, который дополнительно выполнен таким образом, что первая часть магнитного туннельного перехода имеет первое произведение "сопротивление-площадь", которое, по существу, равно второму произведению "сопротивление-площадь" второй части магнитного туннельного перехода, так что отношение магнитосопротивлений элемента MRAM остается, по существу, неизменным во время операции записи.

4. Элемент MRAM по п. 1, в котором первый и второй туннельные барьерные слои содержат Al2O3 или MgO.

5. Элемент MRAM по п. 1, в котором первый и второй туннельные барьерные слои имеют, по существу, одну и ту же толщину.

6. Способ для записи в элемент MRAM, имеющий отношение магнитосопротивлений и содержащий область магнитного туннельного перехода, имеющую первую часть, содержащую: первый слой запоминания, имеющий первую намагниченность запоминания; первый слой считывания, имеющий первую свободную намагниченность; и первый туннельный барьерный слой между первым слоем запоминания и первым слоем считывания; и вторую часть, содержащую: второй слой запоминания, имеющий вторую намагниченность запоминания; второй слой считывания, имеющий вторую свободную намагниченность; и второй туннельный барьерный слой между вторым слоем запоминания и вторым слоем считывания;
причем область магнитного туннельного перехода дополнительно содержит антиферромагнитный слой, содержащийся между первым и вторым слоями запоминания и закрепляющий первую и вторую намагниченности запоминания при низком температурном пороге и освобождающий первую и вторую намагниченности запоминания при высоком температурном пороге,
при этом во время операции первая и вторая свободные намагниченности способны на магнитное насыщение в соответствии с направлением магнитного поля записи при приложении магнитного поля записи, и
первая и вторая намагниченности запоминания способны на переключение в направлении, по существу, параллельном и соответствующем направлению насыщенных первой и второй свободных намагниченностей,
при этом способ содержит этапы, на которых:
- нагревают элемент MRAM до высокого температурного порога;
- переключают первую и вторую намагниченности запоминания; и
- охлаждают элемент MRAM до низкого температурного порога, чтобы зафиксировать первую и вторую намагниченности запоминания в их записанном состоянии;
причем упомянутое переключение содержит приложение магнитного поля записи таким образом, чтобы выполнить магнитное насыщение первой и второй свободных намагниченностей в соответствии с направлением магнитного поля записи, и
первую и вторую намагниченности запоминания переключают, по существу, одновременно и в направлении, по существу, параллельном друг другу.

7. Способ для записи по п. 6, в котором элемент MRAM дополнительно содержит линию поля, связанную с первой и второй частями магнитного туннельного перехода, и в котором упомянутое переключение первой и второй намагниченностей запоминания выполняют при помощи магнитного поля, созданного путем пропускания тока поля по линии поля.

8. Способ для чтения из элемента MRAM, имеющего отношение магнитосопротивлений и содержащего область магнитного туннельного перехода, имеющую первую часть, содержащую: первый слой запоминания, имеющий первую намагниченность запоминания; первый слой считывания, имеющий первую свободную намагниченность; и первый туннельный барьерный слой между первым слоем запоминания и первым слоем считывания; и вторую часть, содержащую: второй слой запоминания, имеющий вторую намагниченность запоминания; второй слой считывания, имеющий вторую свободную намагниченность; и второй туннельный барьерный слой между вторым слоем запоминания и вторым слоем считывания;
причем область магнитного туннельного перехода дополнительно содержит антиферромагнитный слой, содержащийся между первым и вторым слоями запоминания и закрепляющий первую и вторую намагниченности запоминания при низком температурном пороге и освобождающий первую и вторую намагниченности запоминания при высоком температурном пороге,
при этом во время операции записи первая и вторая свободные намагниченности способны на магнитное насыщение в соответствии с направлением магнитного поля записи при приложении магнитного поля записи, и
первая и вторая намагниченности запоминания способны на переключение в направлении, по существу, параллельном и соответствующем направлению насыщенных первой и второй свободных намагниченностей,
при этом способ содержит этапы, на которых:
- устанавливают первую и вторую свободные намагниченности в первом направлении чтения;
- измеряют первое значение сопротивления перехода;
- устанавливают первую и вторую свободные намагниченности во втором направлении чтения; и
- измеряют второе значение сопротивления перехода,
причем упомянутое установление первой и второй свободных намагниченностей выполняют одновременно.

9. Способ чтения по п. 8, в котором элемент MRAM дополнительно содержит линию поля, связанную с первой и второй частями магнитного туннельного перехода, и при этом упомянутое установление первой и второй свободных намагниченностей в первом направлении чтения и втором направлении содержит приложение магнитного поля чтения путем пропускания тока чтения в линии поля, причем магнитное поле чтения имеет первое направление и второе направление, противоположное первому направлению, соответственно.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к магнитозаписываемому элементу и магнитозаписываемому устройству. Магнитозаписываемый элемент содержит набор слоев.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в создании элемента хранения состояния спина.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в снижении величины спин-поляризованного записывающего тока при магнитосопротивлении 100% или больше.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении высокого туннельного магнитосопротивления, равного или большего 150%.

Изобретение относится к области электроники, а именно к способу записи и считывания более чем двух битов данных для ячейки магнитного оперативного запоминающего устройства (MRAM).

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в увеличении срока службы магнитного элемента за счет снижения тока нагрева, требуемого для нагрева магнитного элемента.

Изобретение относится к схемам матриц ячеек памяти MRAM (Magnetic Random Access Memory) с передачей спинового значения. Технический результат заключается в увеличении плотности размещения отдельных транзисторных структур технологии МОП и запоминающих ячеек матрицы, а также повышении стойкости к нестационарным переходным процессам от воздействия ионизирующих излучений.

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Изобретение относится к битовым ячейкам магниторезистивной оперативной памяти с переносом спинового момента (STT-MRAM). .

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении операций записи без наложения внешнего магнитного поля. Магнитный записывающий элемент содержит набор слоев, представляющий собой магнитный записывающий слой, причем набор содержит центральный слой, по меньшей мере, из намагниченного магнитного материала, направление намагничивания которого параллельно плоскости центрального слоя, который расположен между первым и вторым внешними слоями из немагнитного материала; и устройство для обеспечения пропускания тока записи через второй внешний слой и центральный слой в направлении тока, параллельном плоскости центрального слоя и составляющем угол α в 90°±60° с упомянутым направлением намагничивания для возбуждения в центральном слое эффективного магнитного поля, при этом этот ток протекает либо в первом направлении, либо во втором направлении, противоположном первому направлению намагничивания, для ориентации направления намагничивания в первом направлении намагничивания либо во втором направлении намагничивания, противоположном первому направлению намагничивания, причем направление намагниченности ориентируется в ответ на спин-орбитальное поле, которое генерируется током записи. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении записи и считывания ячейки MRAM с использованием слабого поля записи/считывания. Ячейка магнитного оперативного запоминающего устройства (MRAM) содержит магнитный туннельный переход, содержащий запоминающий слой, имеющий результирующую намагниченность запоминания, которая является регулируемой от первого направления до второго направления, когда магнитный туннельный переход доведен до высокотемпературного порога, и которая является зафиксированной при низкотемпературном пороге; слой считывания, имеющий результирующую намагниченность считывания, которая является обратимой; и туннельный барьерный слой, отделяющий слой считывания от запоминающего слоя; причем по меньшей мере один из запоминающего слоя и слоя считывания содержит материал ферримагнитного 3d-4f аморфного сплава, содержащего подрешетку из атомов переходных 3d-металлов, обеспечивающую первую намагниченность, и подрешетку из атомов редкоземельных 4f-элементов, обеспечивающую вторую намагниченность, так что при температуре компенсации упомянутого по меньшей мере одного из запоминающего слоя и слоя считывания первая намагниченность и вторая намагниченность равны. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении пониженного тока поля. Способ для записи в ячейку оперативной памяти (MRAM) с использованием термической операции записи, содержащую магнитный туннельный переход, образованный из слоя запоминания, обладающего намагниченностью запоминания; опорного слоя, обладающего опорной намагниченностью, и туннельного барьерного слоя, расположенного между слоями считывания и запоминания; и линию тока, электрически соединенную с упомянутым магнитным туннельным переходом; причем способ содержит пропускание тока нагрева по магнитному туннельному переходу для нагрева магнитного туннельного перехода; пропускание тока поля для переключения намагниченности запоминания в записанном направлении в соответствии с полярностью тока поля, причем величина тока нагрева является такой, что он действует как спин-поляризованный ток и вызывает регулировку переноса спина по намагниченности запоминания; и полярность тока нагрева является такой, что она вызывает регулировку переноса спина по намагниченности запоминания в упомянутом записанном направлении. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении низкого потребления питания и увеличенной скорости при записи и чтении ячейки памяти. Элемент оперативной памяти (MRAM) содержит магнитный туннельный переход, содержащий: запоминающий слой; слой считывания; и туннельный барьерный слой, заключенный между запоминающим слоем и слоем считывания; причем запоминающий слой содержит первый магнитный слой, имеющий первую намагниченность запоминания; второй магнитный слой, имеющий вторую намагниченность запоминания; и немагнитный связующий слой, отделяющий первый и второй магнитные слои так, что первая намагниченность запоминания, по существу, антипараллельна второй намагниченности запоминания; причем первый и второй магнитные слои сконфигурированы так, что при температуре чтения первая намагниченность запоминания, по существу, равна второй намагниченности запоминания; и при температуре записи, которая выше, чем температура чтения, вторая намагниченность запоминания больше, чем первая намагниченность запоминания. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в понижении потребления электроэнергии и улучшении рассеивания переключающего поля. Ячейка магнитной памяти с произвольным доступом (MRAM) содержит туннельный магнитный переход, содержащий первый ферромагнитный слой, второй ферромагнитный слой, имеющий вторую намагниченность, которая может быть ориентирована относительно оси анизотропии второго ферромагнитного слоя при предварительно определенном высокотемпературном пороге, и туннельный барьер между первым и вторым ферромагнитным слоем; первую линию передачи тока, продолжающуюся вдоль первого направления и находящуюся в связи с магнитным туннельным переходом; причем первая линия передачи тока выполнена с возможностью обеспечения магнитного поля для ориентирования второй намагниченности при переносе тока поля; при этом ячейка MRAM сконфигурирована относительно первой линии передачи тока так, что при обеспечении магнитного поля по меньшей мере одна составляющая магнитного поля перпендикулярна упомянутой оси анизотропии; второй ферромагнитный слой имеет асимметричную форму вдоль по меньшей мере одного из своего размера, так что вторая намагниченность содержит рисунок С-образного состояния. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в уменьшении потребляемой мощности и времени для считывания и записи. Компьютерная система содержит множество функциональных модулей, причем каждый функциональный модуль содержит функциональный блок и блок магниторезистивной оперативной памяти (MRAM), связанный с функциональным блоком, причем MRAM блок сконфигурирован с возможностью сохранения операционного состояния функционального блока во время состояния ожидания функционального модуля, содержащего этот функциональный блок; при этом компьютерная система сконфигурирована с возможностью переводить один из функциональных модулей в состояние ожидания, когда другой из функциональных модулей находится во включенном состоянии. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к полупроводниковым запоминающим устройствам. Техническим результатом является увеличение скорости работы запоминающего устройства. Устройство содержит первые числовые шины, подключенные к матрице ячеек запоминающего устройства; вторые числовые шины, подключенные к резервной области; первый декодер строк, выполненный с возможностью осуществлять выбор из первых числовых шин на основе адреса строки; схему определения, выполненную с возможностью определять, требуется ли или нет операция замены резервной областью на основе резервного адреса, включенного в адрес строки; и второй декодер строк, выполненный с возможностью осуществлять выбор из вторых числовых шин. Адрес строки включает в себя первый адрес строки и второй адрес строки, вводимые по порядку способом разделения времени. Первый адрес строки включает в себя весь резервный адрес. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым запоминающим устройствам. Техническим результатом является реализация запоминающего устройства, выполненного с возможностью высокоскоростной работы и обладающего большой емкостью. Устройство содержит блоки памяти, каждый из которых включает в себя массив ячеек памяти; линии слов, соединенные со строками каждого из блоков памяти; схему-защелку адреса, выполненную с возможностью фиксировать полный адрес для определения одной из линий слов, причем полный адрес включает в себя первый адрес и второй адрес; и управляющую схему, выполненную с возможностью игнорировать операцию сброса для первого адреса в качестве цели операции установки и перезаписывать первый адрес в соответствии с операцией установки при приеме первой команды для определения операции сброса для блока памяти и операции установки для первого адреса. 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в уменьшении количества сдвиговых регистров, используемых для запаздывания. Полупроводниковое запоминающее устройство, способное исполнять первый режим с первым запаздыванием и второй режим со вторым запаздыванием, большим, чем первое запаздывание, содержит блок контактных площадок, выполненный с возможностью принимать извне адрес и команду; первую схему задержки, выполненную с возможностью задерживать адрес на время, соответствующее первому запаздыванию; вторую схему задержки, включающую в себя сдвиговые регистры, соединенные последовательно и выполненные с возможностью задерживать адрес на время, соответствующее разнице между первым запаздыванием и вторым запаздыванием; и контроллер, выполненный с возможностью использовать первую схему задержки и вторую схему задержки при исполнении второго режима, причем первый режим и второй режим являются операциями записи или операциями считывания, и контроллер способен исполнять один из первого режима и второго режима. 11 з.п. ф-лы, 32 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в уменьшении количества сдвиговых регистров, используемых для запаздывания. Полупроводниковое запоминающее устройство, способное исполнять первый режим с первым запаздыванием и второй режим со вторым запаздыванием, большим, чем первое запаздывание, содержит блок контактных площадок, выполненный с возможностью принимать извне адрес и команду; первую схему задержки, выполненную с возможностью задерживать адрес на время, соответствующее первому запаздыванию; вторую схему задержки, включающую в себя сдвиговые регистры, соединенные последовательно и выполненные с возможностью задерживать адрес на время, соответствующее разнице между первым запаздыванием и вторым запаздыванием; и контроллер, выполненный с возможностью использовать первую схему задержки и вторую схему задержки при исполнении второго режима, причем первый режим и второй режим являются операциями записи или операциями считывания, и контроллер способен исполнять один из первого режима и второго режима. 11 з.п. ф-лы, 32 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности нагрева магнитного туннельного перехода при минимизации рисков пробоя и старения туннельных барьерных слоев. Элемент магниторезистивной памяти с произвольным доступом, подходящий для операции термической записи и для операции самоотносимого чтения, содержит область магнитного туннельного перехода, имеющую первую часть и вторую часть, при этом каждая часть содержит слой запоминания, слой считывания и туннельный барьерный слой; причем магнитный туннельный переход дополнительно содержит антиферромагнитный слой между двумя слоями запоминания, закрепляющий намагниченность запоминания каждого из слоев запоминания при низком температурном пороге и освобождающий их при высоком температурном пороге, так что во время операции записи свободная намагниченность каждого слоя считывания способна на магнитное насыщение в соответствии с направлением магнитного поля записи при приложении этого поля, и намагниченности запоминания способны на переключение в направлении, по существу, параллельном и соответствующем направлению насыщенных свободных намагниченностей. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх