LEAP、FPGA脫スイッチ、STT-MRAM、TRAMをVLSI Sympoで券山
勢(shì)柜箕粗6奉10泣からハワイで倡かれる2014 Symposia on VLSI Technology and CircuitsでLEAP∈畝你排暗デバイス禱窖甫墊寥圭∷が3鹼梧のメモリを券山する。FPGAのスイッチとして蝗う≈付灰敗瓢房スイッチデバイス∽とSTT-MRAMの辦鹼≈姬拉恃步デバイス∽、PCRAMの辦鹼≈陵恃步デバイス∽である。
哭1 付灰敗瓢房スイッチの滔及哭 叫諾¨LEAP
今哈み箕粗10nsの付灰敗瓢スイッチ
付灰敗瓢房スイッチでは10nsの光廬瓢侯を1Mビットのメモリアレイを脫いて澄千した。このスイッチは、蓋攣排豺劑をCuとRuの排端で洞んだ菇隴を積ち、Cuイオンの敗瓢によって尉排端が儡魯されている、されていないかという覺輪を悸附する(哭1)。Cu排端にプラス排暗をかけるとCuイオンが排端から敗瓢しRu排端とつながるとオンになり、Cu排端にマイナス排暗をかけるとCuイオンが傅の排端に提りオフになる。蓋攣排豺劑の更さは4~5nmと泅い。
オン/オフ箕粗は10ns鎳刨と驕丸の付灰スイッチよりも2峰廬いため、10帛(1G)改のスイッチをシリアルに磊り侖えても10擅鎳刨でプログラムが姜わる。このメモリスイッチは稍帶券拉であるため、略怠箕は排富をオフすることができる。すなわち略怠排蝸はゼロである。
LEAPがこれまで倡券してきたスイッチデバイスでは、Cu山燙が煥步されCuイオンが澆尸に券欄しなくなるため、オフからオン覺輪に蓮敗するのにスイッチ1改で1µsの箕粗がかかっていた。10帛改のスイッチだと1000擅、すなわち16.6尸もかかることになる。海攙は、Cu排端山燙をTiAl圭垛で勝い、Cu山燙の煥步を松いだ。スイッチさせるための排暗は2.1V鎳刨まで布がった。粕み叫し排暗はもっと你くて貉む。
哭2 1MビットのセルアレイとShmooプロット 叫諾¨LEAP
このスイッチの今き垂え攙眶が1000攙鎳刨なので、LEAPはFPGAの攙烯磊り侖えスイッチ脫龐を鱗年している。海攙は1Mビットのメモリアレイを活侯し、Shmooプロットで2.1V笆懼であれば鏈ビットのスイッチが瓢侯できたことを澄千した(哭2)。附哼、1ブロックセルに2改のLUT∈ルックアップテ〖ブル∷を礁姥した64∵64セルのロジックアレイを活侯面だとしている。
今き垂え排萎を1/3に猴負(fù)したSTT-MRAM
姬拉トンネル儡圭を脫いたSTT-MRAM∈Spin Transfer Torque Magnetic Random Access memory∷では、LEAPは光礁姥步と你久銳排蝸步を納滇している。鼎に、メモリのセル燙姥を井さくすることで茫喇できる。しかし、リソグラフィでマスクパタ〖ンを裁供するだけでは腮嘿步と鼎に俐升のバラつきは絡(luò)きくなる。LEAPの悸賦では、毋えばマスクパタ〖ン升を70nmから60nm、50nmへと腮嘿步すると、そのバラつき3σは界に3.9nmから4.7nm、6.2nmへと弓がっている。
そこで腮嘿步してもバラつきを橙絡(luò)させない禱窖をLEAPは倡券した。これはセルのMTJ∈姬拉トンネル儡圭∷嬸尸を煥步させることでセルフアラインメント弄に腮嘿にしようとする禱窖(哭3)。驕丸は、MTJとその懼のメタルハ〖ドマスクを妨喇した稿、セル鏈攣をシリコン免步遂で勝っていた。海攙はMTJの件跋を煥步させた稿、セル鏈攣をさらに煥步遂で勝い、呵姜弄に免步遂で勝った妨になる。リソグラフィでのメモリセルの木仿は35nmであり、MTJの煥步遂は15nmの更さであるから、その汗20nmがメモリセルの木仿となった。
哭3 セル件跋を煥步しセルフアラインメントでセルを腮嘿步する 叫諾¨LEAP
16Kビットのセルアレイを活侯、MTJの鳥鉤猛のワイブル尸邵をとったところ、驕丸プロセスによるアレイと鏈く票じ飯きを績(jī)し、バラつきは恃わらないことを澄千した。この馮蔡、今き垂え排萎は16Kセルの面丙猛で15µAと驕丸の1/3に布がった。姬丹鳥鉤のオン/オフ孺は面丙猛で驕丸プロセスの73%から86%へと懼がり、≈1∽、≈0∽マ〖ジンが弓がる紊攻な數(shù)羹になった。ただし、哭4では姬丹スピンの羹きが士乖∈P∷から瓤士乖∈AP∷、あるいはその嫡のワイブル尸邵を績(jī)しているが、ややマ〖ジンが豆くなっている。これについてLEAPは、エッチング妨覺によるバラつきだろうと斧ている。
哭4 STT-MRAMの今き垂え排萎が布がる 叫諾¨LEAP
LEAPはSTT-MRAMをコンピュ〖タシステムのキャッシュメモリに蝗うことを鱗年しているが、そのアクセス廬刨の20ns鎳刨は評(píng)られているとしている。驕丸のSRAMだとキャッシュメモリの燙姥が絡(luò)きくメモリ推翁を籠やせないが、STT-MRAMはセル燙姥が井さい。このため、光礁姥步が材墻でヒット唯が光められると斧ている。
ストレ〖ジあるいは、DRAMとストレ〖ジをつなぐストレ〖ジクラスメモリへの炳脫を謄回す糠しい陵恃步メモリT∈Topological-switching∷RAMでは、今き垂え排暗を驕丸PRAMの5.1Vから2.0Vへ你負(fù)した。すでに1奉布杰のLEAP鼠桂柴で、券山している(徊雇獲瘟1)が、今き垂え攙眶は100它攙笆懼あり、今き垂え箕粗も100ns笆布と沒い。Mビットクラスのメモリアレイの活侯を渴めている。ただ、ストレ〖ジとして蝗うためにはメモリセルのスイッチングをトランジスタではなくダイオ〖ドで乖う數(shù)及の數(shù)が光礁姥步に銅網(wǎng)だと斧ている。
LEAPは士喇26鉗刨までの5鉗粗に畔るプロジェクトであり、2015鉗3奉∈士喇26鉗刨瑣∷までに、これらのデバイスの悸脫步のメドを惟てる澀妥がある。
徊雇獲瘟
1. 糠房陵恃步メモリをTRAMとLEAPが炭嘆 (2014/02/18)
