Skyrmion 介导的非易失性三进制存储器
介观与纳米尺度物理
2025-08-27 v1
摘要
多态存储系统能够在与二进制存储系统相同的物理空间内存储和处理更多数据，使其成为现有二进制存储系统的潜在替代方案。过去已证明，基于电压控制磁各向异性（VCMA）的写入相比于非易失性纳米磁二进制存储系统中使用的其他写入方法具有极高的能效。在本研究中，我们提出了一种新型的、基于 VCMA 且由 skyrmion 介导的非易失性三进制存储系统，该系统在室温热扰动下使用垂直磁隧道结（p-MTJ）。我们还展示了三进制状态 {-1, 0, +1} 可由 p-MTJ 对应的铁磁向上、向下与 skyrmion 态的三个磁阻值实现，在室温热噪声下以 99% 的切换概率、以高能效方式完成，每次切换操作平均所需能量约 3 fJ。此外，我们表明所提出的三进制存储器相比最先进的基于自旋转移矩（STT）的非易失性磁多态存储器，在面积与能量上分别至少有 2 倍与约 60 倍的改进。进而，这三种状态可潜在用于高能效、高密度的存内量化深度神经网络实现。
引用
@article{arxiv.2305.09950,
title = {Skyrmion-mediated Nonvolatile Ternary Memory},
author = {Md Mahadi Rajib and Namita Bindal and Ravish Kumar Raj and Brajesh Kumar Kaushik and Jayasimha Atulasimha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.09950},
year = {2025}
}