前瞻磁性記憶體陣列開發與磁技術分析平台建立
Development of Advanced Magnetic Random Access Memory (MRAM)
計畫團隊成員 Members 賴志煌清華講座教授
NTHU Chair
Prof. Chih-Huang Lai
國立清華大學材料系
MSE Dept., NTHU
曾院介特聘教授
Distinguished Prof.
Yuan-Chieh Tseng
國立陽明交通大學材料系
MSE Dept., NYCU
吳志毅教授
Prof. Chih-I Wu
台積電-台灣大學聯合研發中心
TSMC-NTU Research Center
Category
Magnetic random access memory, Spin-transfer torque, Spin-orbit torque, Voltage control magnetic anisotropy
技術亮點
Technical Highlights
本團隊致力於開發利用自旋軌道矩作為寫入方式的磁阻式隨機存取記憶體(MRAM),自旋軌道矩型的寫入方式帶給 MRAM 一種革命性的突破,創造出讀寫速度更快、更節能、斷電時資訊也不流失的「不失憶記憶體」。
而團隊基於現有的自旋軌道矩結構,引入反鐵磁材料,藉由鐵磁-反鐵磁偶合,使團隊開發的自旋軌道矩 MRAM,達成數個重要的國際指標。
- 寫入時無須外加磁場的「零場自旋軌道矩翻轉」。
- 具備多階的翻轉特性,實現以 MRAM 為主的類比訊號單元。
- 透過交換偏壓,大幅提升奈米級 MRAM 的熱穩定性,使高密度 MRAM成真。
- 利用複合式重金屬電極,成功降低寫入電流到105 A/cm2等級。
- 整合驗證電路使寫入時間達 10 奈秒,同時讀取時間達 20 奈秒。
Spin-orbit torque (SOT) type magnetoresistive random access memory (MRAM) paves a way for the new generation memory with ultrafast write/read speed, low energy consumption, and the non-volatile nature. Based on the standard SOT structure, we are developing a novel MRAM by means of exchange-coupling an antiferromagnet, whose role promotes the capability of MRAM and helps achieve several important international benchmarks.
- Field-free SOT switching
- Analogous output through the magnetic multilevels
- High thermal stability for high memory density in nanometer scale.
- Critical current at level of 105 A/cm2.
- Write time ~10 ns; Read time ~20 ns.