[發(fā)明專利]消除基于GSHE-MTJ的電路中的非所要電流路徑

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580057658.9
• 申請(qǐng)日: 2015-10-01
• 公開（公告）號(hào): CN107077881B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章堯君;文清·吳;肯德里克·海·良·袁;卡里姆·阿拉比
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 高通股份有限公司
• 主分類號(hào): G11C11/16
• 分類號(hào): G11C11/16;G11C11/18;H03K3/45;H03K19/003;H03K19/18
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

系統(tǒng)和方法涉及避免由巨自旋霍耳效應(yīng)GSHE磁性隧道結(jié)MTJ元件形成的自旋電子邏輯門中的非所要電流路徑或潛路徑。潛路徑防止邏輯耦合到所述GSHE MTJ元件，以防止所述潛路徑。所述潛路徑防止邏輯可包含耦合到所述一或多個(gè)GSHE MTJ元件的一或多個(gè)晶體管，以限制寫入電流在寫入操作期間從既定管線級(jí)流動(dòng)到非既定管線級(jí)。所述潛路徑防止邏輯還可包含耦合到所述一或多個(gè)GSHE MTJ元件的一或多個(gè)二極管，以防止預(yù)設(shè)電流流入輸入電路或充電電流產(chǎn)生電路中。預(yù)設(shè)線可耦合到所述一或多個(gè)GSHE MTJ元件，以使預(yù)設(shè)電流分流，而不流入非既定路徑中。

根據(jù)35U.S.C.§119主張優(yōu)先權(quán)

本專利申請(qǐng)案主張2014年10月30日申請(qǐng)的標(biāo)題為“消除基于GSHE-MTJ的電路中的非所要電流路徑(ELIMINATION OF UNDESIRABLE CURRENT PATHS IN GSHE-MTJ BASEDCIRCUITS)”的第62/072730號(hào)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的益處，所述臨時(shí)專利申請(qǐng)案是待決的，且指派給本案受讓人，且由此明確地以全文引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的示范性方面涉及避免由GSHE-MTJ元件形成的自旋電子邏輯門中的非所要電流路徑或潛路徑。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電子裝置(例如膝上型計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)、智能電話、平板計(jì)算機(jī)等)為使用邏輯門的組合來執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算的循序狀態(tài)機(jī)。這些現(xiàn)代電子裝置的流行部分由現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)于此類裝置上的許多功能驅(qū)動(dòng)。此類功能的需求增加了電子裝置的處理能力要求，且產(chǎn)生對(duì)較功率高效的裝置的需要。因此，繼續(xù)小型化邏輯門并降低其電力消耗的壓力正在增加。組件的小型化影響處理電路的所有方面，包含處理電路中的晶體管和其它無功元件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)。MOS裝置通常通過晶體管的組合提供邏輯門。

歷史上，MOS裝置已從增加小型化效果來受益。在過去，此類半導(dǎo)體小型化不僅減小集成電路(IC)中的MOS裝置所占用的覆蓋區(qū)域，而且減少操作此類IC所需的電力，從而同時(shí)改進(jìn)運(yùn)算速度。隨著MOS裝置減小到納米尺度(例如九十(90)納米尺度)，MOS 裝置在IC中所占用的覆蓋區(qū)域減小，正如期望。然而，MOS裝置可不以明顯更快的速度操作，因?yàn)楫?dāng)前機(jī)構(gòu)(即，電子或電洞)的移動(dòng)性并不也線性地提高，因?yàn)橐苿?dòng)性是當(dāng)前機(jī)構(gòu)的有效質(zhì)量的函數(shù)，且有效質(zhì)量不隨著小型化而改變。

已實(shí)施了各種技術(shù)來嘗試改進(jìn)基于晶體管的邏輯門在納米尺度下的運(yùn)算速度。令人遺憾的是，這些技術(shù)是成問題的，因?yàn)榫w管已被證實(shí)難以控制。此外，因?yàn)榫w管密度的增加尚未引入電力消耗的線性節(jié)省，所以基于晶體管的邏輯門繼續(xù)呈現(xiàn)電力消耗問題。基于晶體管的邏輯門可因此快速達(dá)到其設(shè)計(jì)限制，且可需要其它類型的技術(shù)來繼續(xù) IC的小型化。因此，需要有效技術(shù)來創(chuàng)建邏輯門和執(zhí)行邏輯運(yùn)算，其與當(dāng)前基于晶體管的技術(shù)相比，較好地適應(yīng)納米尺度，且更功率高效。

為了對(duì)抗前述問題，開發(fā)了使用巨自旋霍耳效應(yīng)(GSHE)磁性隧道結(jié)(MTJ)元件的自旋電子邏輯門來執(zhí)行邏輯運(yùn)算。一般來說，GSHE MTJ元件包含形成于第一端子(A)與第二端子(B)之間的GSHE帶材，以及磁性隧道結(jié)(MTJ)，其中MTJ的自由層介接GSHE 帶材，且MTJ的頂部電極耦合到第三端子(C)。所述MTJ的自由層的易磁化軸的磁化大體上垂直于由橫穿第一端子(A)與第二端子(B)之間的GSHE帶材的電子產(chǎn)生的磁化方向，使得所述MTJ的自由層經(jīng)配置以基于從第一端子注入到第二端子/從第二端子注入到第一端子的第一充電電流以及經(jīng)由頂部電極通過第三端子(C)而注入到MTJ中或從 MTJ提取(即，正/負(fù)電流方向)的第二充電電流而切換。