无场 novel 结构自旋电子器件闪存模拟量子转换器

设计了一个3位模拟量子转换器（ADC），采用垂直自旋轨道力矩磁性隧道结（SOT MTJ）。采样的模拟输入信号作为自旋轨道电流（Iin）传输至垂直SOT MTJ，通过电压控制磁各向异性（VCMA）和自旋传递力矩（STT）切换方法实现确定性切换。模拟到数字转换通过将输入信号与SOT MTJ的变化临界电流进行比较来完成。每个SOT MTJ的临界电流由重金属（HM）的宽度变化而决定。在3位ADC中，有两组7个SOT MTJ用于对输入值进行量化，分别为转换组和空闲组，用于比较电阻状态的变化。当输入信号通过转换组SOT MTJ的输入信号超过其临界电流时，转换组的状态改变从平行（P）到反平行（AP）。转换组的状态变化通过StrongARM latch比较器与空闲组SOT MTJ比较电阻，转换为热力学编码，其中所有元件处于P态或低电阻状态。提出一种 novel 架构用于提高throughput速度，利用空闲组作为转换组而将转换组作为空闲组，从而消除模拟到数字转换中的复位步骤。通过改进SOT-MTJ和时序模块，field free spin flash ADC实现功耗为476 μW，转换速率为304.1 MHz。