تعمل التقنية الجديدة على تقليل مساحة شريحة STT-MRAM بنسبة 30 بالمائة مع زيادة إنتاجية بت الذاكرة بنسبة 70 بالمائة

في سابقة هي الأولى من نوعها على مستوى العالم، نجح باحثون من جامعة توهوكو في تطوير تقنية لتكديس وصلات النفق المغناطيسي (MTJ) مباشرة على الوصول إلى التوصيل البيني العمودي (عبر) دون التسبب في تدهور خصائصها الكهربائية/المغناطيسية. إن تصميم الدائرة المتكاملة عبارة عن فتحة صغيرة تسمح بالاتصال الموصل بين الطبقات المختلفة لجهاز أشباه الموصلات.

سيكون لهذا الاكتشاف الجديد أهمية خاصة في تقليل مساحة الرقاقة للوصول العشوائي المغناطيسي لعزم الدوران ذاكرة (STT-MRAM)، مما يجعل تسويقها أكثر عملية.

ركز الفريق بقيادة البروفيسور تيتسو إندوه، مدير مركز الأنظمة الإلكترونية المتكاملة المبتكرة (CIES)، على تقليل مساحة خلايا الذاكرة في STT-MRAMs من أجل خفض تكاليف التصنيع، مما يجعلها قادرة على المنافسة مع ذاكرات أشباه الموصلات التقليدية مثل الديناميكية. ذاكرة الوصول العشوائي (درهم).

نظرًا لأن MTJs تستخدم الخصائص المغناطيسية، فإن جودة السطح بين MTJ وقطبها السفلي مهمة. إذا لم تكن مساحة السطح ناعمة، فسوف تتدهور الخصائص الكهربائية/المغناطيسية لـ MTJ. لهذا السبب، تم تجنب وضع MTJ مباشرة على الفتحات الموجودة في STT-MRAMs حتى الآن، على الرغم من أنه يزيد من حجم خلية الذاكرة.

لقد عالجت مجموعة إندوه هذه المشكلة من خلال تطوير تقنية عملية تلميع خاصة لمنع أي تداخل بين MTJ والقطب السفلي الخاص به. تم التحقق من فعالية هذه التقنية بنجاح من خلال تجربة باستخدام شرائح اختبار أحادية MTJ.

لمزيد من اختبار نجاح هذا التطوير، تم تصميم شريحة اختبار STT-MRAM بسرعة 2 ميجابت تدمج التكنولوجيا الجديدة للتحقق من المساحة اللازمة للدوائر المتكاملة - وهذا يشمل أكثر من مليون MTJ.

يقول إندوه: "لا تظهر شريحة الاختبار هذه فقط تحسنًا بمقدار 70% في إنتاجية بتات الذاكرة مقارنة بـ STT-MRAM القياسية، ولكن مساحة خلية الذاكرة الخاصة بها تقل بمقدار 30%". "سيكون فعالاً للغاية في تقليل مساحة شريحة MRAM."

تقوم CIES بتطوير المواد والعمليات والدوائر و امتحان التقنيات في الأنظمة الإلكترونية المتكاملة. ينصب التركيز الرئيسي للمركز على تطوير تقنيات عالية الأداء ومنخفضة الطاقة من أجل مجتمع أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

تم عرض نتائج هذا البحث في ورشة عمل IEEE الدولية للذاكرة في فرنسا في 16 مايو 2016.