[發(fā)明專利]一種基于單極性翻轉(zhuǎn)自旋軌道力矩磁存儲(chǔ)器的存內(nèi)運(yùn)算邏輯設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210322727.6
• 申請(qǐng)日: 2022-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN114708893A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉強(qiáng);祝浩男;吳比
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G11C11/16
• 分類號(hào): G11C11/16;G06F7/57
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張力

1.一種基于單極性翻轉(zhuǎn)自旋軌道力矩磁存儲(chǔ)器的存內(nèi)運(yùn)算邏輯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：

步驟1：通過陣列內(nèi)基本的讀邏輯和寫邏輯設(shè)計(jì)TRS邏輯和RD邏輯；

步驟2：針對(duì)自旋軌道力矩磁存儲(chǔ)器的單極性翻轉(zhuǎn)特性，基于讀邏輯、寫邏輯、TRS邏輯和RD邏輯，設(shè)計(jì)存內(nèi)運(yùn)算邏輯，包括：兩輸入與，兩輸入或，三輸入擇多和1位全加邏輯。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單極性翻轉(zhuǎn)自旋軌道力矩磁存儲(chǔ)器的存內(nèi)運(yùn)算邏輯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述TRS是指：對(duì)于存儲(chǔ)陣列內(nèi)同一列的兩個(gè)存儲(chǔ)單元A和B，通過控制單元A存儲(chǔ)的阻值的差異產(chǎn)生不同大小的電流對(duì)被寫單元B進(jìn)行寫邏輯操作。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單極性翻轉(zhuǎn)自旋軌道力矩磁存儲(chǔ)器的存內(nèi)運(yùn)算邏輯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述RD邏輯是指：利用讀電路中結(jié)果鎖存原理，將讀結(jié)果進(jìn)行延時(shí)處理，使得下一步驟可根據(jù)讀電路結(jié)果進(jìn)行選擇邏輯。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單極性翻轉(zhuǎn)自旋軌道力矩磁存儲(chǔ)器的存內(nèi)運(yùn)算邏輯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟2遵循以下設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)存內(nèi)運(yùn)算邏輯：

1)盡可能將寫邏輯和TRS邏輯放置在整個(gè)運(yùn)算邏輯步驟的最后一步；

2)提高寫電壓；

3)運(yùn)算邏輯涉及多個(gè)步驟時(shí)，對(duì)不同的存儲(chǔ)單元進(jìn)行翻轉(zhuǎn)邏輯，一個(gè)存儲(chǔ)單元翻轉(zhuǎn)以后，在其后步驟減少對(duì)該存儲(chǔ)單元的寫邏輯和TRS邏輯；

4)若出現(xiàn)前面步驟對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，后面步驟對(duì)同一個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行寫邏輯和TRS邏輯的情況，將兩個(gè)步驟間隔拉長。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種基于單極性翻轉(zhuǎn)自旋軌道力矩磁存儲(chǔ)器的存內(nèi)運(yùn)算邏輯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，假設(shè)兩輸入與邏輯電路包含陣列中同一列中的兩個(gè)SOT-MTJ器件以及相應(yīng)的讀寫控制電路，陣列中其為基本的2-晶體管1-MTJ、2T1MTJ的排布結(jié)構(gòu)，MTJA3和MTJB3分別存儲(chǔ)兩個(gè)輸入值，與邏輯結(jié)果覆蓋存儲(chǔ)在MTJA3，則兩輸入與邏輯具體為：

步驟一：對(duì)存儲(chǔ)單元B3進(jìn)行寫邏輯操作，在周期內(nèi)打開晶體管WWL1,SLS3和BLS3，對(duì)B3的重金屬帶上加上一個(gè)寫電流；

步驟二：對(duì)存儲(chǔ)單元A3進(jìn)行讀邏輯操作，在周期內(nèi)打開晶體管RWL0和BLS3，由于SL0處與讀電路相連，存儲(chǔ)單元A3將有讀電流流過，讀電路輸出讀結(jié)果；

步驟三：當(dāng)A3讀結(jié)果＝1時(shí)，以B3為控制單元和A3為被寫單元進(jìn)行TRS邏輯操作；

當(dāng)A3讀結(jié)果＝0時(shí)，不操作；

讀延時(shí)電路將讀結(jié)果延時(shí)輸出，利用讀結(jié)果控制TRS電壓輸入晶體管，在周期內(nèi)打開晶體管RWL1,WWL0和SLS3，根據(jù)B3存儲(chǔ)單元的阻值產(chǎn)生不同大小的TRS電流，利用該TRS電流改變存儲(chǔ)單元A3的狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種基于單極性翻轉(zhuǎn)自旋軌道力矩磁存儲(chǔ)器的存內(nèi)運(yùn)算邏輯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，假設(shè)兩輸入或邏輯電路包含陣列中同一列中的兩個(gè)SOT-MTJ器件以及相應(yīng)的讀寫控制電路，陣列中其為基本的2T1MTJ的排布結(jié)構(gòu)，MTJA2和MTJB2分別存儲(chǔ)兩個(gè)輸入值，或邏輯結(jié)果覆蓋存儲(chǔ)在MTJA2，則兩輸入或邏輯具體為：

步驟一：對(duì)A2進(jìn)行讀邏輯操作，在周期內(nèi)打開晶體管RWL0和BLS2，由于SL0處與讀電路相連，存儲(chǔ)單元A2將有讀電流流過，讀電路輸出讀結(jié)果；

步驟二：當(dāng)A2讀結(jié)果＝1時(shí)，不操作；

當(dāng)A2讀結(jié)果＝0時(shí)，以B2為控制單元和A2為被寫單元進(jìn)行TRS邏輯；

讀延時(shí)電路將讀結(jié)果延時(shí)輸出，利用讀結(jié)果控制TRS電壓輸入晶體管，在周期內(nèi)打開晶體管RWL1,WWL0和SLS2。