Википедия

Передача спинового момента

(перенаправлено с «STT-RAM»)

Передача спинового момента (STT)[1] — это эффект, при котором ориентация магнитного слоя в магнитном туннельном переходе или спиновом клапане может управляться с помощью спин-поляризованноо тока.

Простая модель передачи спинового момента для двух противоположно намагниченных слоёв. Ток, вытекающий из неподвижного слоя, поляризован по спину. Когда он достигает свободного слоя, большинство спинов релаксируют в состояния с противоположной ориентации спина с более низкой энергией, при этом прилагая крутящий момент к свободному слою.
Принципиальная схема перехода спиновый клапан/магнитный туннельный переход. В спиновом клапане промежуточный слой (фиолетовый) — металлический; в магнитном туннельном переходе он сдалан из изолятора.

Носители заряда (такие как электроны) обладают свойством, известным как спин, который представляет собой небольшую величину собственного углового момента, присущего частице. Электрический ток обычно неполяризован (состоит на 50 % из электронов со спином вверх и на 50 % со спином вниз); спин-поляризованный ток — это ток с большим количеством электронов любого спина. Пропуская ток через толстый магнитный слой (обычно называемый «неподвижным слоем»), можно создать спин-поляризованный ток. Если этот спин-поляризованный ток направить во второй, более тонкий магнитный слой («свободный слой»), то угловой момент может быть передан этому слою, изменив его намагничеснность. Эффекты обычно наблюдаются только в устройствах нанометрового масштаба.

Память на основе эффекта передачи спинового момента

править

Эффект передачи спинового момента можно использовать для изменения намагниченности активных элементов в магнитной оперативной памяти. Магнитная память с произвольным доступом и передачей спинового момента (STT-RAM или STT-MRAM) представляет собой энергонезависимую память с почти нулевым энергопотреблением утечки, что является основным преимуществом по сравнению с памятью на основе электрических зарядов, такой как SRAM и DRAM. STT-RAM также имеет преимущества более низкого энергопотребления и лучшей масштабируемости, чем обычная магниторезистивная память с произвольным доступом (MRAM), которая использует магнитное поле для переворота намагниченности активных элементов[2]. Технология передачи спинового момента потенциально может сделать возможными устройства MRAM, сочетающие низкие требования к току и сниженную стоимость; однако величина тока, необходимая для переориентации намагниченности, в настоящее время слишком велика для большинства коммерческих приложений, и одно только уменьшение этой плотности тока является основой современных исследований в области спиновой электроники (спинтроники)[3].

Индустрия

править

В 1997 году исследовательский центр Sony опубликовал первую заявку на патент Японии на SPINOR (энергонезависимую ортогональную память чтения/записи со спин-поляризованной инжекцией), предшественника STT RAM[4]. Впоследствии, на конференции IEDM[англ.] 2005, исследователи Sony сообщили о первой работающей STT-памяти ёмкостью 4 КБ, получившей название Spin-RAM, с заменой парамагнитного промежуточного слоя памяти SPINOR на диэлектрик MgO[5]. Комании Hynix Semiconductor и Grandis заключили партнерство в апреле 2008 года для изучения коммерческого развития технологии STT-RAM[6][7]. Hitachi и Университет Тохоку продемонстрировали 32-Мбит STT-RAM в июне 2009 года[8].

В 2011 году Qualcomm представила встроенную STT-MRAM на 1 Мбит, произведённую на 45-нм заводе TSMC на симпозиуме по СБИС[9].
В 2012 году Everspin Technologies[англ.] выпустила первый коммерчески доступный DIMM DDR3 SDRAM ST-MRAM ёмкостью 64 МБ[10]. В июне 2019 года Everspin Technologies запустила опытное производство 28-нм чипов STT-MRAM объёмом 1 Гб[11].
В декабре 2019 года Intel продемонстрировала STT-MRAM для кэша L4[12].
В 2022 году TechInsights[англ.] обнаружила встроенную память STT-MRAM ёмкостью 16 МБ в микроконтроллере фитнес-трекера Fitbit Luxe и в несколько других коммерчески доступных носимых продуктов[13].

Другие компании, работающие над STT-RAM, включают Avalanche Technology, Crocus Technology[англ.][14] и Spin Transfer Technologies[15].

См. также

править

Примечания

править
  1. ↑ Борисенк, Данилюк, Мигас, 2021, с. 83.
  2. ↑ Bhatti, Sabpreet (2017). "Spintronics based random access memory: A review". Materials Today. 20 (9): 530. doi:10.1016/j.mattod.2017.07.007.
  3. ↑ Ralph, D. C. (April 2008). "Spin transfer torques". Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 320 (7): 1190—1216. arXiv:0711.4608. Bibcode:2008JMMM..320.1190R. doi:10.1016/j.jmmm.2007.12.019. ISSN 0304-8853.
  4. ↑ Maiken. Nonvolatile random access memory device. patents.google.com. Japan Patent Office. Дата обращения: 20 мая 2023. Архивировано 6 октября 2023 года.
  5. ↑ Hosomi, M. A novel nonvolatile memory with spin torque transfer magnetization switching: Spin-ram // IEEE International Electron Devices Meeting, 2005. IEDM Technical Digest. — December 2005. — P. 459–462. — ISBN 0-7803-9268-X. — doi:10.1109/IEDM.2005.1609379.
  6. ↑ Grandis press release describing partnership with Hynix. Grandis (1 апреля 2008). Дата обращения: 15 августа 2008. Архивировано 14 апреля 2012 года.
  7. ↑ Hynix press release describing partnership with Grandis. Hynix (2 апреля 2008). Дата обращения: 15 августа 2008.  (недоступная ссылка)
  8. ↑ Session 8-4: 32-Mb 2T1R SPRAM with localized bi-directional write driver and '1'/'0' dual-array equalized reference cell. vlsisymposium.org. Архивировано 12 марта 2012 года.
  9. ↑ Kim, J.P.; Qualcomm Inc., San Diego, CA, USA; Taehyun Kim; Wuyang Hao; Rao, H.M.; Kangho Lee; Xiaochun Zhu; Xia Li; Wah Hsu; Kang, S.H.; Matt, N.; Yu, N. (15-17 June 2011). A 45nm 1Mb embedded STT-MRAM with design techniques to minimize read-disturbance. 2011 Symposium on VLSI circuits (VLSIC). ieeexplore.ieee.org. IEEE. ISBN 978-1-61284-175-5. ISSN 2158-5601. Архивировано 1 июля 2017. Дата обращения: 30 ноября 2019.{{cite conference}}: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка) Википедия:Обслуживание CS1 (формат даты) (ссылка)
  10. ↑ Everspin ships first ST-MRAM memory with 500X performance of flash. Computerworld (12 ноября 2012). Дата обращения: 25 сентября 2014. Архивировано 3 июля 2018 года.
  11. ↑ Everspin enters pilot production phase for the world's First 28 nm 1 Gb STT-MRAM component | Everspin. everspin.com. Дата обращения: 25 июня 2019. Архивировано 6 октября 2023 года.
  12. ↑ Intel demonstrates STT-MRAM for L4 cache (10 декабря 2019). Дата обращения: 6 октября 2023. Архивировано 6 октября 2023 года.
  13. ↑ TSMC 22ULL eMRAM Die removed from Ambiq™ Apollo4 cache (20 июня 2023). Дата обращения: 6 октября 2023. Архивировано 22 июня 2023 года.
  14. ↑ Crocus press release describing MRAM new prototype. crocus-technology.com. Crocus (1 октября 2009). Архивировано 20 апреля 2012 года.
  15. ↑ Interview with Vincent Chun from Spin transfer technologies. Mram-info.com. Дата обращения: 7 февраля 2014. Архивировано 29 января 2022 года.

Литература

править
  • Борисенко Виктор Евгеньевич, Данилюк Александр Леонидович, Мигас Дмитрий Борисович. Спинтроника : учебное пособие. — 2-е. — М.: «Лаборатория знаний», 2021. — 232 с. — ISBN 978-5-93208-558-5.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Передача_спинового_момента&oldid=136555216#Память_на_основе_эффекта_передачи_спинового_момента