Un gruppo di ricerca, guidato dal professor Tetsuo Endoh alla Tohoku University, ha sviluppato con successo una memoria ad accesso casuale magnetoresistivo (STT-MRAM) con coppia di trasferimento di spin e densità di 128 Mb con una velocità di scrittura di 14 ns per l'uso in applicazioni di memoria integrata, come la cache in IoT e AI. Questa è attualmente la velocità di scrittura più elevata al mondo per applicazioni di memoria embedded con una densità superiore a 100 Mb e aprirà la strada alla produzione di massa di STT-MRAM di grande capacità.

STT-MRAM è in grado di funzionare ad alta velocità e consuma pochissima energia, in quanto conserva i dati anche quando l'alimentazione è spenta. A causa di queste caratteristiche, STT-MRAM sta guadagnando terreno come tecnologia di nuova generazione per applicazioni come la memoria incorporata, memoria principale e logica. Tre grandi impianti di fabbricazione di semiconduttori hanno annunciato che la produzione di massa del rischio inizierà nel 2018.

Poiché la memoria è una componente vitale dei sistemi informatici, dispositivi portatili e storage, le sue prestazioni e affidabilità sono di grande importanza per le soluzioni di energia verde.

La capacità attuale di STT-MRAM è compresa tra 8 Mb-40 Mb. Ma per rendere più pratico STT-MRAM, è necessario aumentare la densità di memoria. Il team del Center for Innovative Integrated Electronic Systems (CIES) ha aumentato la densità di memoria di STT-MRAM sviluppando intensamente STT-MRAM in cui le giunzioni magnetiche del tunnel (MTJ) sono integrate con CMOS. Ciò ridurrà significativamente il consumo energetico della memoria incorporata come la cache e la memoria eFlash.

Gli MTJ sono stati miniaturizzati attraverso una serie di sviluppi di processo. Per ridurre la dimensione della memoria necessaria per STT-MRAM a densità più elevata, gli MTJ sono stati formati direttamente su fori passanti, piccole aperture che consentono una connessione conduttiva tra i diversi strati di un dispositivo a semiconduttore. Utilizzando la cella di memoria di dimensioni ridotte, il gruppo di ricerca ha progettato STT-MRAM con densità di 128 Mb e ha fabbricato un chip.

Nel chip fabbricato, i ricercatori hanno misurato una velocità di scrittura di subarray. Di conseguenza, il funzionamento ad alta velocità con 14 ns è stato dimostrato con una bassa tensione di alimentazione di 1,2 V. Ad oggi, questa è l'operazione di velocità di scrittura più veloce in un chip STT-MRAM con una densità di oltre 100 Mb al mondo.