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一種奧斯特磁場輔助的SOT-MRAM單元及其寫入電壓的調控方法

文檔序號:41212210發布日期:2025-03-11 13:40閱讀:126來源:國知局

本發明屬于及磁性存儲器,具體涉及一種奧斯特磁場輔助的sot-mram單元及其寫入電壓的調控方法。


背景技術:

1、sot-mram為一種基于自旋軌道矩(sot)的mram,在sot-mram單元結構中,讀寫入通道是分離的:寫電流通過重金屬層(hm),利用自旋霍爾效應產生自旋流,實現對fl磁矩的翻轉;讀電流通過mtj,利用tmr效應讀取電阻態。因此一個sot-mram單元需要2個mos管,第一mos管mos1的柵極連接wwl(write?word?line),寫操作時wwl施加電壓打開該mos管;第二mos管mos2的柵極連接rwl(read?word?line),讀操作時rwl施加電壓打開該mos管。

2、sot-mram由于其具有功耗低、讀寫速度快、耐用性提高的優點,在存儲技術領域展現出了巨大潛力。而傳統對于sot驅動具有垂直磁各向異性的磁性層,需要額外的輔助磁場來打破磁體的反演對稱性實現確定性翻轉。由于sot器件制造過程中因素的影響導致器件與器件之間具有一定的差異。在一致的或更復雜的磁場環境下要實現所有器件寫入的寫入電壓可能會遠高于部分器件所需的寫入電壓,過高的電壓會造成這部分器件的加速失效不利于芯片的可靠性。不同大小的磁場強度也會對器件的翻轉電壓有明顯影響,因此對寫入電壓進行調整也是有必要的。


技術實現思路

1、為了彌補現有技術的不足,本發明目的在于提供一種奧斯特磁場輔助sot-mram單元及其寫入電壓的調控方法,利用電流產生的奧斯特磁場來輔助sot器件的寫入與翻轉,通過可控磁場使不同翻轉概率集中在同一個電壓附近,達成減小寫入誤差、避免過沖以及減少損耗的目的。

2、本發明所解決的技術問題可通過以下技術方案實現:

3、本發明第一目的在于提供一種奧斯特磁場輔助的sot-mram單元,包括第一pmos管、第二pmos管、sot器件,所述第一pmos管的柵極連接第一字線wl,源極連接sot器件的讀取通道,漏極連接到位線bl;所述第二pmos管的柵極連接第二字線wwl,漏極連接到位線bl,源極連接至所述sot器件的寫入通道,所述sot器件的寫入通道另一端連接到源線sl;所述sot器件正下方設置電流線和磁傳感器,且所述電流線位于所述sot器件和磁傳感器之間;通過在所述電流線中施加電流產生奧斯特磁場,通過改變磁場從而改變sot-mram的寫入電壓。

4、進一步地,所述電流線為獨立控制、產生奧斯特磁場的電路。

5、進一步地,所述電流線為第二字線wwl,所述磁傳感器位于第二字線wwl下方,且所述第二字線wwl連接電阻r后與所述第二pmos管的柵極連接。

6、本發明第二目的在于提供一種奧斯特磁場輔助的sot-mram單元寫入電壓的調控方法,提高寫入電壓的一致性,包括以下步驟:

7、s1.對所述電流線輸入電流產生奧斯特磁場,同時打開sot器件的寫入通道;

8、s2.采集磁傳感器的磁場數據;

9、s3.對sot器件進行讀寫,采集翻轉電壓與磁場大小;

10、s4.改變所述電流線的輸入電流并重復以上步驟s1~s3,得到sot器件在不同磁場下的翻轉概率,并進行記錄;

11、s5.在工作狀態下根據sot器件所需的寫入電壓,從步驟s4記錄的信息中得到對應的磁場大小并應用于電流線中,實現奧斯特磁場對sot-mram單元寫入電壓的調控。

12、進一步地,通過mcu控制sot器件的讀寫,工作狀態下,mcu能夠控制電流線輸出特定大小的電流輔助sot器件的寫入。

13、進一步地,sot器件寫入時,第一字線wl低電平,第二字線wwl高電平,電流線通過sot器件寫入所需磁場的電流大小,磁傳感器測量磁場大小反饋到mcu并控制電流線中的電流注入大小;

14、sot器件讀取時,第一字線wl高電平,第二字線wwl低電平,源線sl施加讀電壓,位線bl接地,通過讀取其中流過的電流大小可以判斷器件的電阻狀態。

15、與現有技術相比,本發明有以下優點:

16、(1)本發明在寫入過程中通過可控磁場使不同器件翻轉概率集中在同一個電壓附近,以減小寫入誤差,避免過沖,實現減少損耗的目的。

17、(2)本發明通過調整寫入時施加的磁場大小可以使sot器件陣列中個別器件的寫入電壓發生改變以適用于不同功能(存儲、計算);并通過磁傳感器可以反饋當前環境下對應器件的翻轉電壓。



技術特征:

1.一種奧斯特磁場輔助的sot-mram單元,包括第一pmos管(1)、第二pmos管(2)、sot器件(3),其特征在于,所述第一pmos管(1)的柵極連接第一字線wl(4),源極連接sot器件(3)的讀取通道(31),漏極連接到位線bl(5);所述第二pmos管(2)的柵極連接第二字線wwl(6),漏極連接到位線bl(5),源極連接至所述sot器件(3)的寫入通道(32),所述sot器件(3)的寫入通道(32)另一端連接到源線sl(7);所述sot器件(3)正下方設置電流線(8)和磁傳感器(9),且所述電流線(8)位于所述sot器件(3)和磁傳感器(9)之間;通過在所述電流線(8)中施加電流產生奧斯特磁場。

2.根據權利要求1所述的一種奧斯特磁場輔助的sot-mram單元,其特征在于,所述電流線(8)為獨立控制、產生奧斯特磁場的電路。

3.根據權利要求1所述的一種奧斯特磁場輔助的sot-mram單元,其特征在于,所述電流線(8)為第二字線wwl(6),所述磁傳感器(9)位于所述第二字線wwl(6)下方,且所述第二字線wwl(6)連接電阻r后與所述第二pmos管(2)的柵極連接。

4.如權利要求1-3任一項所述的一種奧斯特磁場輔助的sot-mram單元寫入電壓的調控方法,其特征在于,包括以下步驟:

5.根據權利要求4所述的調控方法,其特征在于,通過mcu控制sot器件(3)的讀寫,工作狀態下,mcu能夠控制電流線(8)輸出特定大小的電流輔助sot器件(3)的寫入。

6.根據權利要求4所述的調控方法,其特征在于,


技術總結
本發明公開一種奧斯特磁場輔助SOT?MRAM單元及其寫入電壓的調控方法,其結構包括第一PMOS管、第二PMOS管、SOT器件,第一PMOS管的柵極連接第一字線WL,源極連接SOT器件的讀取通道,漏極連接到位線BL;第二PMOS管的柵極連接第二字線WWL,漏極連接到位線BL,源極連接至SOT器件的寫入通道,SOT器件的寫入通道另一端連接到源線SL;SOT器件正下方設置電流線和磁傳感器,且電流線位于所述SOT器件和磁傳感器之間;通過在電流線中施加電流產生奧斯特磁場。本發明在寫入過程中通過可控磁場使不同器件翻轉概率集中在同一個電壓附近,以減小寫入誤差,避免過沖,減少損耗。

技術研發人員:周愷元,卓成
受保護的技術使用者:浙江大學
技術研發日:
技術公布日:2025/3/10
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