Группа исследователей из университета Тохоку, Япония, завершила создание первого в своем роде 128 Мб чипа памяти STT-MRAM (spin-transfer torque magnetoresistive random access memory), время записи информации которого не превышает 14 наносекунд. Это время является рекордно быстрым временем записи для различных типов встраиваемой памяти с плотность более чем 100 Мб, а сама такая память, благодаря ее определенным характеристикам, может быть использована в качестве кэш-памяти, памяти для устройств Интернета вещей и искусственного интеллекта.

Память STT-MRAM отличается высокой скоростью работы и потребляет небольшое количество энергии, помимо этого, она является энергонезависимой, сохраняя записанные в нее данные при отключении питания. Из-за этих особенностей такая память рассматривается в качестве перспективного варианта для реализации основной памяти встраиваемых систем, быстрой кэш-памяти для микропроцессоров и программируемой логики.

Отметим, что в течение прошедшего 2018 года всего три завода в мире начали производство чипов STT-MRAM памяти, но, к сожалению, емкость этих чипов находится в диапазоне от 8 до 40 мегабит, чего недостаточно с учетом нынешних требований.

Как уже упоминалось выше, исследователям из центра CIES (Center for Innovative Integrated Electronic Systems) университета Тохоку удалось упаковать на кристалл чипа массив STT-MRAM памяти, емкостью 128 Мб. Главную роль в этом достижении сыграл многоэтапный процесс миниатюризации ячеек памяти, основой которых является магнитный туннельный переход (magnetic tunnel junction, MTJ), включенный в общую схему при помощи стандартных CMOS-технологий.

В данном случае магнитные туннельные переходы были сформированы прямо внутри переходных отверстий (via), соединяющих различные слои полупроводникового материала. Именно это позволило сократить размер ячейки памяти и создать чип, емкостью в 128 Мб. После создания экспериментального образца такого чипа исследователи измерили время записи информации, которое было равно 14 наносекундам при напряжении питания в 1.2 Вольта.

Сейчас же эта группа исследователей продолжает работу в двух направлениях. Первым направлением, естественно, является адаптация разработанной ими структуры ячейки памяти к условиям и требованиям крупномасштабного промышленного производства. Это, в свою очередь, позволяет надеяться на скорое появление на рынке 128 Мб чипов STT-MRAM памяти. Параллельно с этим исследователи работают над совершенствованием структуры ячейки памяти, что в перспективе позволит еще уменьшить время записи в нее информации и уменьшить количество требующейся для этого энергии.