基于谷自旋霍尔效应的非易失性存储器：利用交换耦合实现读写路径的电学隔离
系统与控制
2022-09-20 v1 系统与控制
摘要
单层WSe2中的谷自旋霍尔(VSH)效应已被证明在非易失性存储器(NVM)设计中具有高度有益的特性。相较于自旋轨道转矩(SOT)-MRAM，基于VSH的磁随机存取存储器(VSH-MRAM)的主要优势包括无访问晶体管的紧凑位单元以及垂直磁各向异性(PMA)磁体的低功耗翻转。然而，由于WSe2的低迁移率和肖特基接触，读路径中的大器件电阻(RS)恶化了读出裕度，抵消了VSH-MRAM的优势。为解决这一限制，我们提出了另一种基于VSH的MRAM方案，其在继承VSH-MRAM大部分优点的同时，通过电学隔离读写端子实现了读路径中更低的RS。这是通过利用层间交换耦合将VSH与电学隔离但磁学耦合的PMA磁体相耦合来实现的。我们使用面向对象微磁框架(OOMMF)仿真设计所提出的器件，确保了交换耦合PMA系统在工艺波动下的鲁棒性。为保持紧凑的存储面积，我们在多个位单元间共享读访问晶体管。与现有VSH-MRAM相比，我们的设计在读时间和读能量上分别实现了39%–42%和36%–46%的降低，同时在可比面积下获得1.1倍–1.3倍更大的读出裕度。其代价是写时间和写能量分别增加1.7倍和2.0倍。因此，所提设计适用于读操作多于写操作的应用场景。
引用
@article{arxiv.2209.08188,
title = {Valley-Spin Hall Effect-based Nonvolatile Memory with Exchange-Coupling-Enabled Electrical Isolation of Read and Write Paths},
author = {Karam Cho and Sumeet Kumar Gupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.08188},
year = {2022}
}