磁性随机存储单元及其数据写入方法技术

本发明专利技术提供了一种磁性随机存储单元及其数据写入方法，所述磁性随机存储单元包括自旋轨道矩层以及设于所述自旋轨道矩层上的至少一个磁隧道结；所述数据写入方法包括：向所述至少一个磁隧道结中待写入数据的磁隧道结输入选择电压；经过预设时间间隔向所述自旋轨道矩层输入写入电流以使所述磁隧道结的阻态与待写入数据对应，其中，所述写入电流小于所述磁隧道结的临界翻转电流且大于输入所述选择电压时所述磁隧道结的临界翻转电流；依次停止输入所述选择电压和所述写入电流，本发明专利技术可保证磁隧道结磁矩的确定性翻转，提高存储密度。

【技术实现步骤摘要】
磁性随机存储单元及其数据写入方法
本专利技术涉及磁性存储器
，尤其涉及一种磁性随机存储单元及其数据写入方法。
技术介绍
随着半导体工艺尺寸的不断缩小，摩尔定律放缓，漏电流的增加和互联延迟成为传统CMOS存储器的瓶颈。寻找新一代存储技术的解决方案成为集成电路研究的重点，其中磁性随机存储单元器受到广泛关注。相对比传统器件，磁性随机存储单元器(Magneticrandomaccessmemory，MRAM))具有无限擦写次数、非易失性、读写速度快和抗辐照等优点，有望成为通用存储器，是构建下一代非易失存储器以及存内计算的理想器件。长期以来，写入机制一直是限制MRAM发展的主要技术瓶颈。目前，MRAM的主流电学写入方式包括自旋转移矩(SpinTransferTorque,STT)和自旋轨道矩(SpinOrbitTorque,SOT)两种。与STT-MRAM相比，SOT-MRAM具有写入电流流经底层重金属避免击穿风险、具有理论上小于1ns的超快写入速度、重金属电阻率低、功耗低、读写支路分离和允许更厚的势垒层等优点。然而，自旋轨道矩写入方式需要一个面内方向的外磁场，这将增加电路的复杂度，如果采用反铁磁(Antiferromagnetic,AFM)薄膜在自由层产生交换偏置场(ExchangeBiasField，EB)代替外磁场实现无磁场翻转，由于产生的EB较小，临界翻转电流较大，功耗较大。且SOT-MRAM的存储单元具有三个端口，每一个MTJ需要有两个访问控制第一三极管，存储密度较低。
技术实现思路
>本专利技术的一个目的在于提供一种磁性存储器的数据写入方法，以保证磁隧道结磁矩的确定性翻转，提高存储密度。本专利技术的另一个目的在于提供一种磁性存储器。本专利技术的再一个目的在于提供一种计算机设备。本专利技术的还一个目的在于提供一种可读介质。为了达到以上目的，本专利技术一方面公开了一种磁性随机存储单元的数据写入方法，所述磁性随机存储单元包括自旋轨道矩层以及设于所述自旋轨道矩层上的至少一个磁隧道结，所述方法包括：向所述至少一个磁隧道结中待写入数据的磁隧道结输入选择电压；经过预设时间间隔向所述自旋轨道矩层输入写入电流以使所述磁隧道结的阻态与待写入数据对应，其中，所述写入电流小于所述磁隧道结的临界翻转电流且大于输入所述选择电压时所述磁隧道结的临界翻转电流；依次停止输入所述选择电压和所述写入电流。优选的，所述预设时间间隔小于4ns。优选的，向所述至少一个磁隧道结中待写入数据的磁隧道结输入选择电压，选择电压具体包括：响应于第一脉冲控制信号导通第一电压端和磁隧道结以形成选择电压并输入磁隧道结。优选的，所述经过预设时间间隔向所述自旋轨道矩层输入写入电流以使所述磁隧道结的阻态与待写入数据对应具体包括：响应于第二脉冲控制信号导通第二电压端和自旋轨道矩层以形成写入电流并输入自旋轨道矩层，其中，所述第一脉冲控制信号和所述第二脉冲控制信号的输入时间间隔为所述预设时间间隔，所述第一脉冲控制信号的停止时间在所述第二脉冲控制信号的停止时间之前。优选的，进一步包括在通过第一开关元件响应于第一脉冲控制信号导通输入电流和磁隧道结，之前：将输入控制信号分化得到两个脉冲控制信号，其中，输入磁隧道结的脉冲控制信号为第一脉冲控制信号；将输入自旋轨道矩层的脉冲控制信号根据预设时间间隔进行延时得到所述第二脉冲控制信号。本专利技术还公开了一种磁性随机存储单元，包括自旋轨道矩层以及设于所述自旋轨道矩层上的至少一个磁隧道结；进一步包括：选择电压控制模块，用于向所述至少一个磁隧道结中待写入数据的磁隧道结输入和停止输入选择电压；写入电流控制模块，用于经过预设时间间隔向所述自旋轨道矩层输入写入电流以使所述磁隧道结的阻态与待写入数据对应，其中，所述写入电流小于所述磁隧道结的临界翻转电流且大于输入所述选择电压时所述磁隧道结的临界翻转电流，并在所述选择电压停止输入之后停止输入所述写入电流。优选的，所述预设时间间隔小于4ns。优选的，所述选择电压控制模块具体用于响应于第一脉冲控制信号导通第一电压端和磁隧道结以形成选择电压并输入磁隧道结。优选的，所述选择电压控制模块包括第一开关元件，所述第一开关元件的第一端与第一电压端连接，第二端与磁隧道结电连接，所述第一开关元件的控制端接收所述第一脉冲控制信号导通第一电压端和磁隧道结。优选的，所述写入电流控制模块具体用于通过第二开关元件响应于第二脉冲控制信号导通第二电压端和自旋轨道矩层以形成写入电流并输入自旋轨道矩层，其中，所述第一脉冲控制信号和所述第二脉冲控制信号的输入时间间隔为所述预设时间间隔，所述第一脉冲控制信号的停止时间在所述第二脉冲控制信号的停止时间之前。优选的，所述写入电流控制模块包括第二开关元件，所述第二开关元件的第一端与第二电压端连接，第二端与自旋轨道矩层电连接，所述第二开关元件的控制端接收所述第二脉冲控制信号导通第二电压端和自旋轨道矩层。优选的，进一步包括控制信号处理单元，用于在通过第一开关元件响应于第一脉冲控制信号导通输入电流和磁隧道结之前，将输入控制信号分化得到两个脉冲控制信号，其中，输入磁隧道结的脉冲控制信号为第一脉冲控制信号，将输入自旋轨道矩层的脉冲控制信号根据预设时间间隔进行延时得到所述第二脉冲控制信号。本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法。本专利技术还公开了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述方法。本专利技术通过首先向磁隧道结输入选择电压，降低磁隧道结的临界翻转电流。经过预设时间间隔后再向自旋轨道矩层输入写入电流以使所述磁隧道结的阻态与待写入数据对应。最后，依次停止输入选择电压和写入电流。本专利技术通过调整输入磁隧道结的选择电压和自旋轨道矩层的写入电流的时序关系，输入写入数据的写入电流时，选择电压已降低磁隧道结的临界翻转电流，使写入电流可以保证输入选择电压的磁隧道结的自由层完成翻转，未输入选择电压的磁遂道结自由层磁矩保持不变。而选择电压先停止，写入电流再停止，写入电流的施加和停止时刻相对于选择电压较延迟，延迟预设时间间隔使磁隧道结的临界翻转电流首先恢复以提高抗干扰能力，降低数据写入错误概率，降低写入功耗，优化存储器的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本专利技术一种磁性随机存储单元的数据写入方法一个具体实施例中磁性随机存储单元的结构图；图2示出本专利技术一种磁性随机存储单元的数据写入方法一个具体实施例的流程图之一；图3示出本专利技术一种磁性随机存储单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性随机存储单元的数据写入方法，其特征在于，所述磁性随机存储单元包括自旋轨道矩层以及设于所述自旋轨道矩层上的至少一个磁隧道结，所述方法包括：/n向所述至少一个磁隧道结中待写入数据的磁隧道结输入选择电压；/n经过预设时间间隔向所述自旋轨道矩层输入写入电流以使所述磁隧道结的阻态与待写入数据对应，其中，所述写入电流小于所述磁隧道结的临界翻转电流且大于输入所述选择电压时所述磁隧道结的临界翻转电流；/n依次停止输入所述选择电压和所述写入电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁性随机存储单元的数据写入方法，其特征在于，所述磁性随机存储单元包括自旋轨道矩层以及设于所述自旋轨道矩层上的至少一个磁隧道结，所述方法包括：
向所述至少一个磁隧道结中待写入数据的磁隧道结输入选择电压；
经过预设时间间隔向所述自旋轨道矩层输入写入电流以使所述磁隧道结的阻态与待写入数据对应，其中，所述写入电流小于所述磁隧道结的临界翻转电流且大于输入所述选择电压时所述磁隧道结的临界翻转电流；
依次停止输入所述选择电压和所述写入电流。


2.根据权利要求1所述的磁性随机存储单元的数据写入方法，其特征在于，所述预设时间间隔小于4ns。


3.根据权利要求1所述的磁性随机存储单元的数据写入方法，其特征在于，向所述至少一个磁隧道结中待写入数据的磁隧道结输入选择电压，选择电压具体包括：
响应于第一脉冲控制信号导通第一电压端和磁隧道结以形成选择电压并输入磁隧道结。


4.根据权利要求3所述的磁性随机存储单元的数据写入方法，其特征在于，所述经过预设时间间隔向所述自旋轨道矩层输入写入电流以使所述磁隧道结的阻态与待写入数据对应具体包括：
响应于第二脉冲控制信号导通第二电压端和自旋轨道矩层以形成写入电流并输入自旋轨道矩层，其中，所述第一脉冲控制信号和所述第二脉冲控制信号的输入时间间隔为所述预设时间间隔，所述第一脉冲控制信号的停止时间在所述第二脉冲控制信号的停止时间之前。


5.根据权利要求4所述的磁性随机存储单元的数据写入方法，其特征在于，进一步包括在通过第一开关元件响应于第一脉冲控制信号导通输入电流和磁隧道结，之前：
将输入控制信号分化得到两个脉冲控制信号，其中，输入磁隧道结的脉冲控制信号为第一脉冲控制信号；
将输入自旋轨道矩层的脉冲控制信号根据预设时间间隔进行延时得到所述第二脉冲控制信号。


6.一种磁性随机存储单元，其特征在于，包括自旋轨道矩层以及设于所述自旋轨道矩层上的至少一个磁隧道结；
进一步包括：
选择电压控制模块，用于向所述至少一个磁隧道结中待写入数据的磁隧道结输入和停止输入选择电压；
写入电流控制模块，用于经过预设时间间隔向所述自旋轨道矩层输入写入电流以使所述磁隧道结的阻态与待写入数据对应，其中，所述写入电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵巍胜，彭守仲，李伟祥，芦家琪，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11