利用电流与投影数据的畴壁-磁隧道结模拟内容寻址存储器
介观与纳米尺度物理
2023-01-12 v1
摘要
随着存内计算架构的兴起以缓解计算-存储瓶颈，模拟与数字转换之间出现了新的瓶颈。模拟内容寻址存储器（ACAM）近期被研究用于存内计算，以高效实现模拟与数字信号间的转换。诸如磁隧道结（MTJs）的磁存储元件可能因低读写能量和高耐久性而有益于ACAM，但MTJ通常受限为数字值。自旋轨道转矩驱动的畴壁-磁隧道结（DW-MTJ）近期被证明具有多比特功能。本文研究了一种使用两个畴壁-磁隧道结（DW-MTJ）作为模拟存储元件的ACAM电路。将原型DW-MTJ数据输入磁ACAM（MACAM）电路仿真，展示了三态CAM功能。进行了器件-电路协同设计，表明可实现8-10个权重位，且设计器件中可用DW位置的非对称间距可得到均匀分布的ACAM搜索边界。分析可用自旋轨道转矩材料表明，铂在仍允许自旋轨道转矩畴壁运动的同时提供最大的MACAM搜索边界，且电路通过最小化MTJ电阻、最小化自旋轨道转矩材料电阻和最大化隧道磁阻得以优化。这些结果展示了使用DW-MTJ实现MACAM的可行性并提供了设计参数。
引用
@article{arxiv.2301.04598,
title = {Domain Wall-Magnetic Tunnel Junction Analog Content Addressable Memory Using Current and Projected Data},
author = {Harrison Jin and Hanqing Zhu and Keren Zhu and Thomas Leonard and Jaesuk Kwon and Mahshid Alamdar and Kwangseok Kim and Jungsik Park and Naoki Hase and David Z. Pan and Jean Anne C. Incorvia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.04598},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 8 figures