Прорыв в технологии MRAM: новая память работает на скоростях SRAM с низким энергопотреблением

Междисциплинарная исследовательская группа опубликовала статью, в которой детально описывается прорыв в разработке магниторезистивной памяти с произвольным доступом (MRAM). Согласно блог-посту, опубликованному Национальным университетом Ян Мин Цзяо Тун (NYCU) на Тайване, который возглавлял исследования, ученым удалось преодолеть серьезное препятствие, мешавшее развитию и внедрению этого типа энергонезависимой памяти. Исследователи утверждают, что их память на основе спинового орбитального момента (SOT-MRAM) является настоящим прорывом следующего поколения, поскольку она предлагает скорость переключения около 1 нс и сохранение данных более 10 лет среди множества других преимуществ.

Изображение: NYCU

Эта последняя разработка SOT-MRAM стала результатом междисциплинарного сотрудничества между Национальным университетом Ян Мин Цзяо Тун (NYCU) на Тайване, ведущим производителем чипов TSMC, Тайваньским научно-исследовательским институтом промышленных технологий (ITRI), Тайваньским национальным центром исследований синхротронного излучения (NSRRC), Стэнфордским университетом и Национальным университетом Чжунсин (NCHU) на Тайване. Мы уже рассказывали о более ранних достижениях этой же команды в создании чипа массива SOT-MRAM (январь 2024 года), но с тех пор был достигнут значительный прогресс.

Вольфрамовый слой

Ключевым достижением, представленным в недавно опубликованной статье, стало внедрение вольфрамового слоя для генерации спиновых токов. В частности, команде удалось стабилизировать редкую бета-фазу вольфрама, что имеет решающее значение для повышения производительности и будет еще более важным для последующего массового производства устройств SOT-MRAM.

В прошлом году мы отмечали, что SOT-MRAM от NYCU была способна на задержки до 10 нс. Теперь, как показали испытания созданного учеными массива объемом 64 Кб, этот показатель улучшился до ~1 нс, что сравнимо с SRAM. Для сравнения, это немного быстрее, чем DRAM (задержка DDR5 составляет около 14 нс), и значительно быстрее, чем 3D TLC NAND (у которой задержки чтения составляют от 50 до 100 микросекунд).

Не стоит забывать, что эта новая SOT-MRAM обладает преимуществами энергонезависимости. Среди других анонсированных достижений, продемонстрированных последним устройством SOT-MRAM, были:

(Изображение: NYCU)

(Изображение: NYCU)

Кобальт тоже

Исследовательская статья раскрывает, что «введение тонких слоев кобальта можно использовать для стабилизации β-вольфрама в термических условиях, совместимых с процессами back-end-of-line». С новыми композитными слоями SOT-MRAM была протестирована на устойчивость к экстремальным температурам (до 400 °C) в течение 10 часов и даже до 700 °C в течение 30 минут.

Перспективы внедрения и применения

Учитывая, что среди участников collaboration есть ученые из TSMC, неудивительно слышать, что эти новые устройства SOT-MRAM разрабатываются для крупномасштабной интеграции с использованием существующих процессов, совместимых с полупроводниковой промышленностью. Почти неизбежно, что SOT-MRAM теперь позиционируется для рынка центров обработки данных для ИИ, а также для приложений низкопотребляющих вычислений на периферии, где скорость и энергонезависимость также будут способствовать внедрению.

Источник: Tomshardware.com