- 비 휘발성 바카라 게임 (SOT-MRAM)의 미세 배선을위한 새로운 재료로 비정질 W-TA-B 합금을 개발했습니다
- 처음으로, "낮은 쓰기 전력 소비"및 "SOT-MRAM의 실제 사용에 필수적인"우수한 내열 저항 "
- 스마트 폰 및 컴퓨터의 전력 소비 및 계산 칩 기능의 높은 기능에 기여할 것으로 예상
(왼쪽) 미세 배선에 장착 된 바카라 게임 요소 (MTJ)가있는 비 휘발성 바카라 게임 SOT-MRAM의 회로도
(오른쪽) 스핀 바카라 게임 및 새로 개발 된 재료 (비정질 W-TA-B 합금)를 생성하는 미세 배선을위한 기존 재료 (결정)
국립 연구소 선진 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST"), Hibino Ariki, 연구원 및 Taniguchi Tomohiro, 연구팀의 책임자비 휘발성 바카라 게임 Sot-Mram실제 응용 프로그램의 열쇠비정형W-TA-B 합금스핀 흐름높은 효율로 전력 소비를 크게 줄이는 데 성공했습니다
비정질 W-TA-B 합금으로 구성미세 배선위스토리지 요소(MTJ)가있는 프로토 타입 SOT-MRAM 요소를 만들었습니다전력 소비 쓰기낮은 9036_9047 |현재 밀도 쓰기(5 × 106A/CM29137_9191Crystalline재료를 사용할 때, 저전력 소비를 쓸 수있는 재료의 내열은 300 ° C 미만입니다반도체 칩 제조 공정이라면 깨질 것이라는 심각한 문제였으며, 서면 바카라 게임 밀도는 우수한 내열성이있는 재료로 6 배 이상 더 커질 것입니다 새로 개발 된 비정질 W-TA-B 합금은 초고속 속도와 저전력 소비 SOT-MRAM의 실질적인 적용을위한 중요한 기술이며 SOT-MRAM계산 칩스마트 폰, 컴퓨터, 서버 등의 전력 감소 및 더 높은 기능에 기여할 것으로 예상됩니다
이 기술의 세부 사항은 2023 년 12 월 19 일에 찾을 수 있습니다고급 전자 재료"
일본이 목표로하는 미래 사회 인 Society 50을 실현하려면 IT 장비의 전력 소비를 극적으로 줄이는 것이 필수적이며, 이에 대한 하나의 솔루션은 저전력 비 휘발성 바카라 게임입니다MRAM관심을 끌고 있습니다 MRAM입니다직원 파워가 필요하지 않은 비 휘발성 특성과 같은 우수한 기능이 있으며 계산 칩에서 쉽게 혼합 할 수 있습니다 현재 MRAM의 유형입니다stt-mram계산 칩에 설치된 비 휘발성 바카라 게임로 널리 상용화됩니다 그러나 STT-MRAM은 초 고속 작동 (몇 안 나노초 이하의 쓰기 시간)에 적합하지 않기 때문에 계산 칩에 사용되는 고속 바카라 게임에 적용하기가 어렵습니다 앞으로, 고속 바카라 게임의 전력 소비, 특히 대기 전력의 증가는 심각한 문제가 될 것으로 예상되며, 차세대 MRAM을 매우 빠른 제로 대기 전력으로 실질적으로 사용하려는 장기적인 욕구가 있습니다 SOT-MRAM은 이러한 차세대 MRAM의 후보자 중 한 사람으로서 전 세계적으로이를 연구하고 개발하고 있습니다 SOT-MRAM에서, 쓰기 전류는 MTJ에 인접한 미세 배선에 적용되며, 배선 재료 내에서 생성 된 스핀 전류는 MTJ에 주입되어 자석 방향을 뒤집어 정보를 작성합니다 STT-MRAM과 비교할 때 SOT-MRAM은 더 빠른 속도로 쓰고 읽을 수 있으며 계산 칩에 혼합 될 수있는 초고속 바카라 게임로 사용될 것으로 예상됩니다
SOT-MRAM의 실제 적용을위한 가장 큰 과제는 고성능 배선 재료의 개발입니다 쓰기 전력 소비를 줄이려면 더 큰 스핀 바카라 게임가 덜 바카라 게임로 생성되어야합니다 이는 높은 효율적인 스핀 바카라 게임를 생성 할 수있는 배선 재료로서 결정 텅스텐의 한 유형입니다β-W| 알려져 있으며 실제 사용을위한 지침이며 현재 밀도 (10 × 106A/CM2또는 아래)가 실현되었다 (표 1) 그러나, β-W는 300 ° C 미만의 온도에서 내열성 및 변화가 낮아서 400 ° C의 고온에 노출되는 반도체 칩 제조 공정 동안 분해됩니다 한편, 400 ° C (백금 (PT))의 내열성을 갖는 종래의 재료는 30 × 106A/CM2숫자가 위로 증가함에 따라 저전력 소비로 쓰기를 수행 할 수 없습니다 (표 1) SOT-MRAM을 실질적으로 사용하기 위해서는 고효율로 스핀 바카라 게임를 생성하고 400 ° C의 내열성을 갖는 새로운 재료가 필요했습니다 지금까지 연구되고 개발 된 SOT-MRAM의 배선 재료는 주로 결정질 금속과 합금이며, 비정질 재료는 거의 연구되지 않았습니다 (i) 스핀 바카라 게임 세대의 비정질 물질의 효율은 낮은 것으로 생각되었고 (ii) 비정질 합금의 내열성은 약 300 ℃ 미만인 것으로 생각되었다
표 1 SOT-MRAM의 실제 사용에 필요한 배선 재료 및 성능의 특성
AIST는 현재 다중 유형의 차세대 MRAM을 연구하고 개발하고 있으며, 고성능 비 휘발성 바카라 게임를 사용하여 IT 장비의 전력 소비를 크게 줄이기위한 것입니다 SOT-MRAM과 관련하여, 우리는 결정 자기 합금을 배선 재료로 사용하여 SOT-MRAM 요소를 개발했습니다 (Aisotech Press가 2021 년 10 월 29 일에 발표) 이번에는 지금까지 관심을 끌지 못한 비정질 배선 재료에 중점을 둔 연구 및 개발을 수행했으며 SOT-MRAM의 실제 적용을 향한 상당한 진전을 달성했습니다
이번에는 SOT-MRAM의 실질적인 사용에 필요한 낮은 쓰기 바카라 게임 밀도와 우수한 내열성을 결합한 비정질 W-TA-B 합금의 개발을 결론 내렸다 (표 1) 이론적으로, 매우 효율적인 스핀 바카라 게임를 생성하기 위해 결정 구조가 필요하다고 생각되었다 대조적으로, 우리는 W에 몇 퍼센트 B가 첨가 된 새로운 비정질 합금을 개발했으며, 결정 β-W와 비슷한 고효율로 스핀 바카라 게임를 성공적으로 생성 하였다 (도 1 점선) 또한, 본 발명자들은 W TA 원자와의 W 원자의 20-30%의 치환이 스핀 바카라 게임 생성의 효율을 추가로 증가 시킨다는 것을 발견했다 (도 1A) 여기서, 기존의 지혜와는 달리, 비정질 재료의 높은 스핀 바카라 게임 생성 효율은 다음과 같은 요인으로 인해 달성된다 비정질 W-TA-B 합금에서, 우리는 원자가 1-2 나노 미터의 매우 좁은 범위 (여러 대기권이 배열되는 공간)로 어느 정도까지 배열되는 국소 구조가 있음을 발견했다 기존의 이론은 고효율 스핀 바카라 게임 세대의 경우, 여러 나노 미터 이상의 광범위한 나노 미터에 걸쳐 원자가 정기적으로 배열되는 "결정"구조가 필요하다고 생각되었다 그러나이 연구의 결과는 비정질 재료조차도 실제로 매우 좁은 범위 내에서 원자 배열에서 어느 정도의 규칙 성을 가지고 있으며, 높은 스핀 바카라 게임 생성 효율을 달성 할 수 있다는 새로운 학문적 발견을 제공했습니다
전통적으로, 비정질 합금은 약 300 ° C 미만의 온도에서 결정으로 변형되며 반도체 칩의 제조 공정에서 파손되는 것으로 생각되었습니다 그러나 이번에 개발 한 비정질 W-TA-B 합금은 350-400 ° C에서 가열 될 때에도 악화 또는 악화를 겪지 않는 것으로 밝혀졌습니다 이것은 비정질 합금의 매우 우수한 내선입니다
산업 제조 장비를 사용하여 400 ° C에서 열처리 된 SOT-MRAM 요소의 작문 작업 예는 그림 1 b에 나와 있습니다 바카라 게임가 배선을 통과하면 고효율 스핀 바카라 게임가 MTJ에 주입되어 약 5x106A/CM2의 낮은 밀도에서, 자석의 방향이 역전되어 MTJ의 전기 저항이 불연속적으로 변화하게됩니다 따라서, SOT-MRAM에서 미세 배선을 위해 비정질 W-TA-B 합금을 사용함으로써, 반도체 칩 제조 공정과 호환되는 저전력 소비 정보 작성 및 내열 저항이 달성되었다
그림 1 a) 비정질 (w100-xTAx) -B 합금 스핀 바카라 게임 생성 효율 점선은 β-W 스핀 바카라 게임를 생성하는 효율을 보여줍니다
b) SOT-MRAM 요소의 정보 쓰기 특성
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
우리는 SOT-MRAM 장치의 성능을 더욱 향상시키고 요소 어레이를 통합하기 위해 노력할 것이며, 개발 된 재료와 요소 기술 사이의 다리를 산업으로 홍보 할 것입니다 SOT-MRAM이 실질적으로 사용되면 모바일 장치 및 데이터 센터에서 더 많은 에너지 절약과 더 높은 성능으로 이어질 것으로 예상됩니다
게시 된 잡지 :고급 전자 재료
논문 제목 : 비정질 W-TA-B 합금을 가진 고도로 에너지 효율적인 스핀 궤도 토크 자성 바카라 게임
저자 : Y Hibino, T Yamamoto, K Yakushiji, T Taniguchi, H Kubota 및 S Yuasa
doi : 101002/aelm202300581