一种适用于自旋磁随机存储器的低压写入电路.pdf

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1、2014年6月西安电子科技大学学报(自然科学版)Jun．2014第41卷第3期JOURNALOFXIDIANUNIVERSITYVo1．41No．3doi：10．3969／j．issn．1001—2400．2014．03．019一种适用于自旋磁随机存储器的低压写入电路张丽，庄奕琪，赵巍胜，汤华莲(1．西安电子科技大学宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室，陕西西安710071；2．巴黎第十一大学，法国UMR8622OrsayF-91405)摘要：为了降低自旋转移力矩磁随机存储器的写入功耗，提出了

2、一种低电源电压写入电路．该电路利用列选和读写隔离相结合的方法，减小了写入支路上的电阻，写入电源电压由1．8V降低为1．2V，写入功耗降低了近33．同时，该电路减小了读取电流对磁隧道结存储信息的干扰，可有效提高自旋转移力矩磁随机存储器的存储可靠性．利用65nm的磁隧道结器件模型和商用CMOS器件模型进行了电路仿真，仿真结果表明，低电源电压写入电路能有效降低自旋转移力矩磁随机存储器写入功耗，提高其可靠性．关键词：自旋转移力矩磁随机存储器；磁隧道结；低功耗；高可靠性中图分类号：TN45文献标识码：A文

3、章编号：1001-2400(2014)03-0131一O7Designofthewritingcircuitwithalowsupplyvoltageforthespin—transfertorquerandomaccessmemoryZHANGLi，ZHUANGYiqi，ZHAOWeisheng。，TANGHualian(1．MinistryofEducationKeyLab．ofWideBand-GapSemiconductorMaterialsandDevices，XidianUniv．，

4、Xi’an710071，China；2．IEF，Univ．Paris—Sud，UMR8622，Orsay，F-91405，France)Abstract：Awritingcircuitwithalowsupplyvoltageforthespintransfertorquemagneticrandomaccessmemory(STT-MRAM)isproposedtoreducethewritingpowerconsumption．Usingthecombinationofthecolumnse

5、lectingandtheisolationbetweenwritingandreadingoperation，thewritingcircuitwithalowsupplyvoltagedecreasestheresistorvalueofthewritingbranchandthevalueofthereadingcurrent．Thereforetheswitchingpowerefficiencyandthereliabilitycanbeimproved．Byusinganaccura

6、tecompactmodelofthe65nmmagnetictunneljunction(MTJ)andacommercialCMOSdesign-kit，mixedtransientandstatisticalsimulationshavebeenperformedtovalidatethisdesign．Simulationresultsindicatethattheproposedcircuitscandecreasethewritingpowerconsumptionandimprov

7、ethereliability．KeyWords：spintransfertorquemagneticrandomaccessmemory；magnetictunneljunction；lowpower；highreliability随着新一代计算机、信息和通信技术的发展，对存储器的要求越来越高．基于磁隧道结的自旋转移力矩磁随机存储器(STT—MRAM)具有抗辐射性、低功耗的优点，还具有和FLASH一样的数据非易失性，以及可以和DRAM相比拟的高速、高密度等诸多优点[1。]，最近几年一直是通用存

8、储器研究的热点器件．有关自旋转移力矩磁随机存储器的测试芯片多有报道[2]，推进了自旋转移力矩磁随机存储器的电路改进和商用化进程．很多应用领域要求自旋转移力矩磁随机存储器具备较低的功耗和较高的可靠性．传统的自旋转移力矩磁随机存储器写入电路，由于写入通路上的开关器件较多[3]，为了确保流过磁隧道结的电流大于磁隧道结状收藕日期：2013—09—06网络出版时间：2013—1I-22基金项目：国家自然科学基金资助项目(61204092)；国家重大科技专项资助项目(2012zxO3OO1o18—003)；