本周，在2019年超大规模集成电路技术与电路研讨会(2019年6月9日至14日)上，imec，演示了自旋轨道转矩MRAM (SOT-MRAM)器件的无场开关操作-在写入操作期间消除了外部磁场的需要。该概念是制造友好的，不会损害SOT-MRAM设备的可靠性和子写入性能。新的无场开关概念为进一步发展基于mram的技术和非易失性逻辑和内存应用(如非易失性锁存电路和触发器)提供了可能性。
在2018年VLSI技术和电路研讨会上，imec展示了使用cmos兼容工艺在300mm晶圆上制造SOT-MRAM器件的可能性。这些SOT-MRAM设备是一类非易失性存储器，由于其高持久性和sub-ns切换速度，可以潜在地取代快速L1/L2 SRAM缓存存储器。存储元件的写入是通过在与磁隧道结(MTJ)相邻的SOT层中注入平面内电流来完成的。在写操作过程中，需要一个小的面内磁场来打破对称性，保证磁化开关的确定性。在今天的设备中，这是通过施加外部磁场来实现的，这被认为是这些设备实际使用的主要障碍。
Imec提出了一种可靠的“无场”开关概念，包括在硬掩模中嵌入铁磁体，用于塑造SOT层。利用这种铁磁铁，在磁隧道结的自由层上产生一个小的均匀面内场。imec的项目总监Gouri Sankar Kar解释说:“与其他提出的解决方案相比，imec的集成解决方案的一个主要优势是能够单独优化磁隧道结的特性和无场开关的条件。”“这种‘解耦合’将我们的无场开关解决方案变成了一个制造友好的概念，这是SOT-MRAM设备大批量生产的主要要求。”
具有低于300ps的写作速度和无限的耐力(高达1011周期)-在300mm晶圆上的多个设备上测量-该方法被证明是可靠的，同时保留了SOT-MRAM设备的原始子ns写入。Gouri Sankar Kar补充说:“这证实了SOT-MRAM设备在低级缓存中取代SRAM的潜力。”“此外，新的无场开关概念可以潜在地应用于其他基于MRAM的技术，如自旋传递扭矩MRAM (STT-MRAM)和电压控制磁各向异性(VCMA)，并为其他非易失性逻辑和存储器应用打开了大门，如非易失性触发器和非易失性锁存电路。”未来的工作重点将是通过降低开关电流来进一步降低SOT-MRAM器件的能耗。
更多关于imec的信息可以在www.imec-int.com．