一种降低磁存储单元翻转能耗的方法技术

本发明专利技术公开了一种降低磁存储单元翻转能耗的方法，涉及磁存储单元技术领域，目的是降低写入信息的能耗，通过自旋极化电流使磁存储单元发生磁矩翻转，所述自旋极化电流随时间变化从初始值渐变到零，自旋极化电流的大小如下：I

【技术实现步骤摘要】
一种降低磁存储单元翻转能耗的方法


[0001]本专利技术涉及磁存储单元
，更具体的是涉及降低磁存储单元翻转能耗的方法


技术介绍

[0002]磁存储系统是指用磁性材料做成的存储器，STT
‑
MRAM是通过自旋极化电流实现信息写入的一种新型非易失性磁存储器。STT
‑
MRAM存储单元的核心是一个MTJ，由两层不同厚度的铁磁层及一层纳米量级厚的非磁性隔离层组成，它是通过自旋极化电流实现信息写入的。
[0003]电流流过磁性层时，电流将被极化，形成自旋极化电流。自旋电子将自旋动量传递给自由层的磁矩，使自旋磁性层的磁矩获得自旋转矩后改变方向，这个过程称为自旋转移矩，因此，STT
‑
MRAM是通过自旋极化电流实现信息写入的。STT
‑
MRAM存储单元的核心仍然是一个MTJ，由两层不同厚度的铁磁层及一层纳米量级的非磁性隔离层组成。通过外部电路，电流可以从垂直于MJT表面的方向通过MTJ。电流通过较厚的铁磁层时，电子被自旋极化，其自旋方向为固定层的磁矩方向。
[0004]基于以上工作特性，通过自旋极化电流使得磁存储器实现信息写入会消耗能量，通常存储方法中所采用的自旋极化电流注入方法，是在一个固定时间内注入一个固定的自旋极化电流，寻找到另一种可以成功写入信息又可以降低能耗的方法可以有效实现节能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：降低写入信息的能耗。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种降低磁存储单元翻转能耗的方法。
[0006]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0007]一种降低磁存储单元翻转能耗的方法，通过自旋极化电流使磁存储单元发生磁矩翻转，所述自旋极化电流随时间变化从初始值渐变到零，自旋极化电流的大小如下：
[0008]I
t
＝I0‑
at；
[0009]其中，I
t
是自初始时刻起时间为t纳秒时的自旋极化电流，I0为初始时刻的自旋极化电流的初始值，a是一个常数，a代表渐变系数。
[0010]优选地，所述磁存储单元的材质为CoFeB。
[0011]优选地，所述磁存储单元的横截面直径为80nm。
[0012]优选地，所述自旋极化电流的初始值I0为4.8MA/CM2，所述渐变系数a为0.24。
[0013]优选地，所述自旋极化电流的初始值I0为4.9MA/CM2，所述渐变系数a为0.2970。
[0014]优选地，所述自旋极化电流的初始值I0为5.0MA/CM2，所述渐变系数a为0.3333。
[0015]本专利技术的有益效果如下：
[0016]通过注入随时间变化从初始值渐变到零的自旋极化电流实现节能；通过进行适合初始值和渐变系数的选取可以保证磁矩翻转进而顺利、稳定地实现信息写入；选用的磁存
储单元为市面上最广泛应用的磁存储单元，因此选用的几组初始值和渐变系数的可推广性高，能覆盖大多数的使用情景。
附图说明
[0017]图1是时间
‑
自旋极化电流关系图；
[0018]图2是模拟仿真存储磁矩翻转曲线图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0020]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]实施例1
[0022]本实施例提供一种降低磁存储单元翻转能耗的方法，通过自旋极化电流使磁存储单元发生磁矩翻转，如图1所，所述自旋极化电流随时间变化从初始值渐变到零，自旋极化电流的大小如下：
[0023]I
t
＝I0‑
at；
[0024]其中，I
t
是自初始时刻起时间为t纳秒时的自旋极化电流，I0为初始时刻的自旋极化电流的初始值，a是一个常数，a代表渐变系数。
[0025]在本实施例中，所采用的磁存储单元的材质为CoFeB；所述磁存储单元的横截面直径为80nm。
[0026]作为优选方案，所述自旋极化电流的初始值I0为4.8MA/CM2，所述渐变系数a为0.24。本实施例的总能耗E为：
[0027][0028]其中t0为自旋极化电流从初始值渐变到零花费的总时长。
[0029]同理通常存储方法中所采用的自旋极化电流注入方法，是在一个固定时间t1内注入一个固定的自旋极化电流I1，其总能耗E1＝I
12
t1，常规方法中针对该规格的磁存储器I1为3MA/cm2，t1为20ns。
[0030]通过积分可得E＝1/3I
02
t0，因此本实施例的初始值I0为4.8MA/CM2，t0为20ns，计算可知总能耗E是E1的85％，实现了节约能耗。且参阅图2的模拟仿真存储磁矩翻转曲线，本实施例的自旋极化电流足以完成磁矩翻转实现信息写入，图2的纵坐标代表磁矩的翻转情况，其值为1时代表磁矩在正方向，其值为
‑
1代表磁矩翻转到了负方向，磁矩从正方形翻转到负方向即为完成了一次翻转。
[0031]实施例2
[0032]本实施例提供一种降低磁存储单元翻转能耗的方法，通过自旋极化电流使磁存储单元发生磁矩翻转，所述自旋极化电流随时间变化从初始值渐变到零，自旋极化电流的大小如下：
[0033]I
t
＝I0‑
at；
[0034]其中，I
t
是自初始时刻起时间为t纳秒时的自旋极化电流，I0为初始时刻的自旋极化电流的初始值，a是一个常数，a代表渐变系数。
[0035]在本实施例中，所采用的磁存储单元的材质为CoFeB；所述磁存储单元的横截面直径为80nm。
[0036]作为优选方案，所述自旋极化电流的初始值I0为4.9MA/CM2，所述渐变系数a为0.2970。本实施例的总能耗E为：
[0037][0038]其中t0为自旋极化电流从初始值渐变到零花费的总时长。
[0039]同理通常存储方法中所采用的自旋极化电流注入方法，是在一个固定时间t1内注入一个固定的自旋极化电流I1，其总能耗E1＝I
12
t1，常规方法中针对该规格的磁存储器I1为3MA/cm2，t1为20ns。
[0040]通过积分可得E＝1/3I
02
t0，因此本实施例的初始值I0为4.9MA/CM2，t0为16.5ns，计算可知总能耗E为E1的73％，实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低磁存储单元翻转能耗的方法，其特征在于，通过自旋极化电流使磁存储单元发生磁矩翻转，所述自旋极化电流随时间变化从初始值渐变到零，自旋极化电流的大小如下：I
t
＝I0‑
at；其中，I
t
是自初始时刻起时间为t纳秒时的自旋极化电流，I0为初始时刻的自旋极化电流的初始值，a是一个常数，a代表渐变系数。2.根据权利要求1所述的一种降低磁存储单元翻转能耗的方法，其特征在于，所述磁存储单元的材质为CoFeB。3.根据权利要求2所述的一种降低磁存储单元翻转...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟皓，迟克群，唐晓莉，金立川，
申请(专利权)人：浙江驰拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：