基于90nm CMOS技术的功能齐全的64Mb DDR3 STT-MRAM

Posted 2021-03-17

自旋转矩磁阻随机存取存储器（ST-MRAM）有望成为一种快速，高密度的非易失性存储器，可以增强各种应用程序的性能，特别是在用作数据存储中的非易失性缓冲器时设备和系统。为此，everspin的基于90nmCMOS技术的全功能64Mb DDR3 STT-MRAM。存储器以8个存储区的配置进行组织，可支持1.6Giga Transfers/s（DDR3-1600）。已经在800MHz的全64Mb上运行了标准的内存测试，例如March6N模式，其中0失败超过105个周期。还验证了从0°C到70°C的完整功能，性能没有明显变化。这些位是具有MgO隧道势垒的磁性隧道结（MTJ）和由CoFeB基合金制成的具有平面内磁化强度的磁性自由层，但由于以下原因，平面外各向异性降低了50％以上增强的垂直表面各向异性。

为了实现64Mb的性能，Everspin具有低开关电压（Vsw），高击穿电压（Vbd）和出色的开关可靠性且分布紧凑的MTJ堆叠。ST开关分布的σ≈10％，发现与单一高斯分布（误差率低）的一致性极好。对于我们优化的材料，Vsw/Vbd≈0.3，而Vsw和Vbd之间的间距约为25σ。磁化反转的能垒（Eb）既使用随时间变化的矫顽力，又使用较高的温度来加速反转。