Самый маленький магнитный туннельный переход

Исследовательская группа из Университета Тохоку во главе с нынешним президентом Хидео Оно (Hideo Ohno) разработала самые маленькие в мире (2,3 нм) высокопроизводительные магнитные туннельные переходы (MTJ). Ожидается, что эта работа ускорит продвижение энергонезависимой памяти сверхвысокой плотности, малой мощности и высокой производительности для различных приложений, таких как IoT, ИИ и автомобили.

Разработка STT-MRAM (Spin-Transfer Torque MRAM, запись данных с помощью переноса спинового момента) - энергонезависимой спинтронной памяти - поможет снизить растущее энергопотребление при масштабировании полупроводниковых устройств. Решающее значение для интеграции STT-MRAM в усовершенствованные интегральные схемы имеет масштабирование магнитного туннельного перехода - основного компонента STT-MRAM - при одновременном улучшении его производительности при хранении данных и операциях записи.

MTJ с анизотропией формы, предложенный той же группой в 2018 году, показал уменьшение MTJ до единиц нанометров при достижении достаточных свойств сохранения данных (термостабильности). В MTJ с анизотропией формы термическая стабильность повышается за счет увеличения толщины ферромагнитного слоя. Однако когда толщина превышает определенный предел, надежность устройства снижается.

Чтобы решить проблему с традиционным MTJ с анизотропией формы с единой ферромагнитной структурой, группа использовала новую структуру, в которой используются магнитостатически связанные многослойные ферромагнетики. Разработанные MTJ были успешно уменьшены до диаметра 2,3 нм - самого маленького размера MTJ в мире. Они также продемонстрировали высокие характеристики удержания данных при температуре до 200° C и высокую скорость записи при низком напряжении - до 10 нс при напряжении ниже 1 В в масштабе единиц нанометра.
«Производительность доказывает способность разработанных MTJ работать с передовыми интегральными схемами будущего поколения, - сказал Буцурин Джиннаи (Butsurin Jinnai), первый автор исследования. - Благодаря совместимости материалов со стандартной системой материалов MTJ, CoFeB/MgO, предлагаемая структура MTJ может быть легко адаптирована к существующей технологии MTJ». Группа считает, что это ускорит разработку маломощной и высокопроизводительной памяти сверхвысокой плотности для различных приложений, таких как IoT, ИИ и автомобили.

Самый маленький в мире высокопроизводительный магнитный туннельный переход

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365