JP4435207B2 - 磁気ランダムアクセスメモリ - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの概略的なブロック図を示す。以下に、磁気ランダムアクセスメモリの概略的な構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係るメモリユニットの概略的な構成図を示す。以下に、メモリユニットの概略的な構成について図示するメモリセルMCを中心に説明する。尚、本図のメモリユニットは、図1の1つのメモリユニットに対応する。
[3−1]構造
図3は、本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子の断面図を示す。以下に、磁気抵抗効果素子の構造について説明する。
固定層101、自由層103の強磁性材料としては、例えば、Co、Fe、Ni、又はこれらを含む合金を用いることができる。
図4(a)及び(b)は、本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子の平行/反平行状態の断面図を示す。以下に、スピン注入書き込みによる磁気抵抗効果素子の平行/反平行の磁化状態について説明する。
磁気抵抗効果素子100の固定層101及び自由層103の磁化方向は、膜面に対して垂直方向を向いていてもよいし(垂直磁化型)、膜面に対して平行方向に向いていてもよい(面内磁化型、平行磁化型)。
[4−1]参考例
まず、図1を用いて、参考例として通常の書き込み方法の流れについて説明する。
書き込み方法例1は、1書きのための書き込み電流の供給時間を長くすることで、1書きの反転電流を小さくするものである。
時刻t0において、書き込みデータ信号D0〜D7は、制御回路20により全て1論理状態にする。
時刻t1において、書き込みドライバ回路13a、13bにより書き込み活性信号WTを活性化し、全てのメモリユニットMU0〜MU7に1書きのための書き込み電流の供給を開始する。
時刻t2において、入力データ信号IN0〜IN7が確定し、この入力データ信号IN0〜IN7を入力バッファ30が制御回路20に供給する。
時刻t3において、制御回路20は、入力データ信号IN0〜IN7の論理に応じた書き込みデータ信号D0〜D7を出力する。従って、1書きを行うメモリユニットの書き込み電流の方向はそのまま変化せず、0書きを行なうメモリユニットの書き込み電流の方向のみを逆転させる。
時刻t4において、書き込みドライバ回路13a、13bにより書き込み活性信号WTを非活性にすることにより、書き込み電流の供給を停止する。
書き込み方法例2は、0書きのための書き込み電流の供給時間を長くすることで、0書きの反転電流を小さくするものである。
時刻t0において、書き込みデータ信号D0〜D7は、制御回路20により全て0論理状態にする。
時刻t1において、書き込みドライバ回路13a、13bにより書き込み活性信号WTを活性化し、全てのメモリユニットMU0〜MU7に0書きのための書き込み電流の供給を開始する。
時刻t2において、入力データ信号IN0〜IN7が確定し、この入力データ信号IN0〜IN7を入力バッファ30が制御回路20に供給する。
時刻t3において、制御回路20は、入力データ信号IN0〜IN7の論理に応じた書き込みデータ信号D0〜D7を出力する。従って、0書きを行うメモリユニットの書き込み電流の方向はそのまま変化せず、1書きを行なうメモリユニットの書き込み電流の方向のみを逆転させる。
時刻t4において、書き込みドライバ回路13a、13bにより書き込み活性信号WTを非活性にすることにより、書き込み電流の供給を停止する。
図9は、本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子の反転電流の書き込み時間依存性を示す。以下に、1反転及び0反転における反転電流の書き込み時間(書き込みパルス幅)の依存性について説明する。
ここで、Ic0は1nsにおける反転電流、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、t0=1nsである。
本実施形態の読み出し動作では、磁気抵抗(Magneto Resistive)効果を利用する。
本実施形態では、書き込みデータが決定される前において、第1の情報(「1」又は「0」)を書き込む第1のメモリセルMCと第2の情報(「0」又は「1」)を書き込む第2のメモリセルMCの両方に第1の情報を書き込むための第1の方向の書き込み電流の供給を開始する。そして、書き込みデータが決定された後において、第1のメモリセルMCには第1の方向に書き込み電流をそのまま流し続け、第2のメモリセルMCには第2の情報を書き込むための第2の方向に書き込み電流を変化させて流す。
Claims (5)
- 第1の情報を書き込む第1のメモリセルと第2の情報を書き込む第2のメモリセルとを有するメモリセルアレイを備えるメモリユニットと、
前記メモリユニットに接続され、書き込みデータ信号が決定する前に前記第1及び第2のメモリセル内の磁気抵抗効果素子に前記第1の情報を書き込む第1の方向の書き込み電流を流し始め、前記書き込みデータ信号が決定した後に前記第1のメモリセル内の磁気抵抗効果素子に前記第1の方向に前記書き込み電流を流し続けながら前記第2のメモリセル内の磁気抵抗効果素子のみに前記第2の情報を書き込む第2の方向に変化させた前記書き込み電流を流す制御回路と
を具備することを特徴とするスピン注入磁化反転型の磁気ランダムアクセスメモリ。 - 前記第1の方向の前記書き込み電流の供給時間は、前記第2の方向の前記書き込み電流の供給時間より長いことを特徴とする請求項1に記載のスピン注入磁化反転型の磁気ランダムアクセスメモリ。
- 同じ書き込みパルス幅において、前記第2の方向に流す前記書き込み電流の反転電流値は、前記第1の方向に流す前記書き込み電流の反転電流値より小さいことを特徴とする請求項1に記載のスピン注入磁化反転型の磁気ランダムアクセスメモリ。
- 前記メモリユニットは、前記制御回路から前記書き込みデータ信号が供給される書き込みドライバ回路をさらに備え、
前記書き込みドライバ回路は、電流ソース及び電流シンクとこれらを排他的に有効にする制御回路とを有することを特徴とする請求項1に記載のスピン注入磁化反転型の磁気ランダムアクセスメモリ。 - 前記第1の方向に流す前記書き込み電流は、前記第2の方向に流す前記書き込み電流と同じ値であることを特徴とする請求項1に記載のスピン注入磁化反転型の磁気ランダムアクセスメモリ。
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