基于自旋轨道转矩磁隧道结的随机 p-Bit 器件
介观与纳米尺度物理
2023-06-06 v1 材料科学
应用物理
摘要
随机 p-Bit 器件在求解 NP 困难问题、神经网络计算以及模拟退火等算法的硬件加速器中起着关键作用。在本工作中，我们聚焦于基于高势垒磁隧道结（HB-MTJ）的随机 p-Bit，其具有相同的堆叠结构与单元几何，但采用不同的自旋轨道转矩（SOT）翻转方案。我们对其翻转概率随外加电压脉冲幅值与宽度的依赖关系进行了比较研究。通过实验与理论探究，我们观察到 Y 型 SOT-MTJ 的翻转概率对外加电压的依赖最为平缓。该特性表明，当 Y 型 SOT-MTJ 用作随机 p-Bit 时，在随机性方面具有更优的可调性以及对外部干扰更强的鲁棒性。此外，这些 Y 型 SOT-MTJ 生成的随机数经 XOR 预处理后，已成功通过美国国家标准与技术研究院（NIST）SP800-22 测试。该综合研究展示了 Y 型 SOT-MTJ 在实现随机 p-Bit 方面的高性能与巨大潜力。
引用
@article{arxiv.2306.02780,
title = {Stochastic p-Bits Based on Spin-Orbit Torque Magnetic Tunnel Junctions},
author = {X. H. Li and M. K. Zhao and R. Zhang and C. H. Wan and Y. Z. Wang and X. M. Luo and S. Q. Liu and J. H. Xia and G. Q. Yu and X. F. Han},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.02780},
year = {2023}
}