中科院成功研制新型MRAM原理型器件

作者：信息来源:电子市场 2007-7-7

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据中科院物理所网站报道，最近，中国科学院物理研究所韩秀峰课题组研制了一种新型的磁随机存取存储器(MRAM)原理型器件，这种新型磁随机存取存储器摈弃了传统的采用椭圆形磁性隧道结作为存储单元和双线制脉冲电流产生和合成脉冲磁场驱动比特层磁矩翻转的做法，而是采用100纳米尺度下的磁矩闭合型纳米环状磁性隧道结作为存储单...

据中科院物理所网站报道，最近，中

科学院物理研究所韩秀峰课题组研制了一种新型的磁随机存取存储器(MRAM)原理型器件，

种新型磁随机存取存储器摈弃了传统的采用椭圆形磁性隧道结作为存储单元和双线制脉冲电流产生和合成脉冲磁场驱动比特层磁矩翻转的做法，而

采用100纳米尺度下的磁矩闭合型纳米环状磁性隧道结作为存储单元、并采取正负脉冲极化电流直接驱动比特层磁矩翻转的工作原理，可以克服常规MRAM所面临的相对功耗高、存储密度低等瓶颈问题。目前利用500微安至650微安脉冲极化电流就可以直接驱动存储单元比特层的磁矩翻转，进行写操作，并有望进一步优化和降低写操作电流；利用10到20微安的脉冲电流可进行读操作。

该原理型设计方案有诸多优点：（1）可以显著减小写电流的大小，降低了功耗和热噪声。（2）可以显著降低存储单元内部比特层和考层之间以及近邻比特单元之间的静态和动态磁耦合，保证存储单元反转过程中写操作的均匀性和一致性，可以显著降低磁噪声。（3）该设计具有容易加工和微制备的优势，容易保证存储单元形状上的均匀性和一致性，更容易与现有的0.18微米、0.13微米、和0.09微米的半导体集成电路工艺

相匹配，有望获得256Mbit/inch2或直至6Gbit/inch2以上的存储密度和容量。（4）在同样层状结构和材料的制备条件下，更容易获得高磁电阻TMR比值。（5）能显著简化磁性隧道结的结构和MRAM制备工艺过程，降低制造成本。

基于这一新的设计理念和结构，可以极大的提升研制高性能低成本MRAM产品的可行性，从而提高MRAM的生存力和竞争力，有利于加快国际上MRAM产品研发及产业化的步伐。

该项研究2002年受到科技部973项目专项课题、中科院知识创新工程课题和国家自然科学基金委基金资助。该项研究2006年9月25日通过课题验收，2006年9月28日通过专家组技术鉴定；2006年11月7日通过中科院成果鉴定。

新型磁随机存储器(MRAM)是今后新一代计算机、信息和通信技术中的核心器件，具有数据非易失性、抗辐射性、高速、高密度、低功耗、寿命等特点。以计算机为例：(1)磁随机存储器(MRAM)、(2)300Gbit/inch2以上高密度高容量磁硬盘、(3)高频CPU、(4)大屏幕长寿命低功耗液晶显示器，基本上构成了今后一段时期计算机的主要核心部件。因此，新型磁随机存储器(MRAM)不仅对计算机更新换代起到重要推动作用，而且也对信息和通信技术中的信息快速交换、安全处理和永备保存等等，起到至关重要的作用。所以，新型磁随机存储器(MRAM)技术是未来极其重要的一种信息存储和处理方式，在未来的信息产业、家电和工业设施方面拥有高达数百亿的市场价值，是推动一个国家经济可持续发展的一种重要科技和产业技术。