東北大學創(chuàng)新集成電子中心的 Tetsuo Endoh 教授小組宣布了一種新的磁隧道結 (MTJ) 四重技術，該技術可提供更好的耐用性和可靠的數據保留 - 超過 10 年 - 超越 1X 納米一代。

這種新穎的 Quad 技術滿足最先進的 X nm 互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 節(jié)點的設計要求，并將為物聯(lián)網 (IoT) 邊緣設備的超低功耗鋪平道路在移動通信、汽車行業(yè)、消費電子和工業(yè)/基礎設施設備方面。

研究結果將于 6 月在題為“2021 VLSI 技術與電路研討會”的半導體超大規(guī)模集成電路國際會議上公布。會議于6月13日至19日舉行。

通過使用基于下一代移動通信系統(tǒng)的物聯(lián)網、人工智能和網絡來發(fā)展智能社會，需要邊緣設備更加節(jié)能。更高的能效也有助于實現碳中和的目標。

許多邏輯電路嵌入自旋轉移矩磁阻隨機存取存儲器 (STT-MRAM) 作為一種低功耗技術。但是，要滿足 X nm CMOS 的設計規(guī)則，需要使用后端 (BEOL) 工藝形成 MTJ 直徑，并且必須以 1X nm 世代制造。

開發(fā)的 Quad-interface MTJ (Quad MTJ) - 同類中的首創(chuàng) - 具有三種新技術：(i) 低 RA 技術，(ii) 記錄層中的低阻尼材料，以及 (iii) 穩(wěn)定的參考層.

這使其具有 (1) 超過 10 年的更好保留特性，(2) 耐久性至少超過 6 X 10 11，(3) 10 納秒的高速寫入操作，(4) 低功耗操作20%，以及 (5) 低寫入錯誤率和 18 nm 的圓形直徑。此外，Quad-MTJ 在 10 ns 高速運行時具有高保持力和高耐久性特性。這是世界上第一次在 1X nm 世代實現嚴苛條件 1-5。

18nm Quad-MTJ 擁有比靜態(tài)隨機存取存儲器 (SRAM) 更小的大容量 STT-MRAM 技術。因此，有望在 CMOS 邏輯中取代 SRAM 用于 X nm 代。這意味著STT-MRAM的應用可以擴展到前沿邏輯，在應用處理器中實現超功耗、出色的可擴展性和高可靠性。

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