CN116602074A - 磁阵列、磁阵列的控制方法和磁阵列的控制程序 - Google Patents

磁阵列、磁阵列的控制方法和磁阵列的控制程序 Download PDF

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CN116602074A CN202180084198.4A CN202180084198A CN116602074A CN 116602074 A CN116602074 A CN 116602074A CN 202180084198 A CN202180084198 A CN 202180084198A CN 116602074 A CN116602074 A CN 116602074A
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Abstract

该磁阵列具有多个磁阻效应元件和对所述多个磁阻效应元件分别施加脉冲的脉冲施加装置，所述多个磁阻效应元件分别具有磁畴壁移动层、铁磁性层和夹在所述磁畴壁移动层与所述铁磁性层之间的非磁性层，所述脉冲施加装置构成为能够对所述多个磁阻效应元件分别施加初始化脉冲和动作脉冲，所述初始化脉冲具有通过多次施加而使所述多个磁阻效应元件的电阻值的分布从初始分布扩展的第1脉冲，所述第1脉冲各自的电压比所述动作脉冲的电压小，或者所述第1脉冲各自的脉冲长度比所述动作脉冲的脉冲长度短。

Description

磁阵列、磁阵列的控制方法和磁阵列的控制程序
技术领域
本发明涉及一种磁阵列、磁阵列的控制方法和磁阵列的控制程序。
背景技术
已知有利用了基于两个铁磁性层的磁化的相对角的变化的电阻值变化(磁阻变化)的磁阻效应元件。例如，专利文献1所记载的磁畴壁移动型的磁阻效应元件(以下，称为磁畴壁移动元件)是磁阻效应元件的一个例子。磁畴壁移动元件的层叠方向的电阻值根据磁畴壁的位置而变化，能够多值或模拟地记录数据。
磁畴壁移动元件例如如专利文献2所记载的那样，能够利用于模仿脑的功能的神经形态器件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5441005号公报
专利文献2：日本专利第6617829号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
磁畴壁移动元件大多将多个元件集成使用。在使用磁畴壁移动元件时，对多个磁畴壁移动元件分别进行初始化。例如，在神经形态器件的情况下，学习前的多个磁畴壁移动元件的初始状态存在偏差时，学习精度和学习效率提高。但是，分别控制各自的初始状态需要时间，磁畴壁移动元件的数量越增加，多个磁畴壁移动元件的初始状态越难以产生偏差。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够简便地对多个磁畴壁移动元件的初始状态赋予偏差的磁阵列、磁阵列的控制方法和磁阵列的控制程序。
用于解决技术问题的手段
第1实施方式的磁阵列具有多个磁阻效应元件和对多个磁阻效应元件分别施加脉冲的脉冲施加装置。多个磁阻效应元件分别具有磁畴壁移动层、铁磁性层、和夹在磁畴壁移动层与铁磁性层之间的非磁性层。脉冲施加装置构成为能够对多个磁阻效应元件分别施加初始化脉冲和动作脉冲。初始化脉冲具有第1脉冲。通过多次施加第1脉冲，使多个磁阻效应元件的电阻值的分布从初始分布扩展。第1脉冲各自的电压比动作脉冲的电压小，或者第1脉冲各自的脉冲长度比动作脉冲的脉冲长度短。
第2实施方式的磁阵列具有多个磁阻效应元件和对多个磁阻效应元件分别施加脉冲的脉冲施加装置。多个磁阻效应元件分别具有磁畴壁移动层、铁磁性层、和夹在磁畴壁移动层与铁磁性层之间的非磁性层。脉冲施加装置构成为能够对多个磁阻效应元件分别施加初始化脉冲。初始化脉冲具有第1脉冲。通过多次施加第1脉冲，使多个磁阻效应元件的电阻值的分布从初始分布扩展。在将第1脉冲施加于各个磁阻效应元件时各个磁阻效应元件的电阻值变化的概率大于0％且小于100％的条件下，第1脉冲分别施加于多个磁阻效应元件。
第3实施方式的磁阵列的控制方法具有初始化工序。初始化工序对具有磁畴壁移动层、铁磁性层、和夹在磁畴壁移动层与铁磁性层之间的非磁性层的多个磁阻效应元件进行初始化。初始化工序具有第1工序和第2工序。第1工序设定多个磁阻效应元件的电阻值的初始分布。在第2工序中，对多个磁阻效应元件分别施加多次第1脉冲来扩大初始分布。
第4实施方式的磁阵列的控制程序具有初始化程序。初始化程序指示对多个磁阻效应元件进行初始化。多个磁阻效应元件分别具有磁畴壁移动层、铁磁性层、和夹在磁畴壁移动层与铁磁性层之间的非磁性层。初始化程序具有第1程序和第2程序。第1程序设定多个磁阻效应元件的电阻值的初始分布。第2程序指示对多个磁阻效应元件分别施加多次第1脉冲来扩大初始分布。
发明的效果
上述实施方式的磁畴壁移动元件和磁阵列能够简便地对多个磁畴壁移动元件的初始状态赋予偏差。
附图说明
图1是第1实施方式的磁阵列的框图。
图2是第1实施方式的磁阵列的另一例的框图。
图3是第1实施方式的磁阵列的集成区域的电路图。
图4是第1实施方式的磁阵列的磁畴壁移动元件的附近的截面图。
图5是第1实施方式的磁畴壁移动元件的第1例的截面图。
图6是第1实施方式的磁畴壁移动元件的第1例的俯视图。
图7是第1实施方式的磁畴壁移动元件的第2例的截面图。
图8是第1实施方式的磁阵列的控制流程图。
图9是表示施加于磁畴壁移动层的脉冲与磁畴壁移动的概率的关系的曲线图。
图10是在第1实施方式的磁阵列中进行了第1工序之后的磁畴壁移动元件的状态的第1例。
图11是图10所示的第1例的情况下的电阻值的初始分布。
图12是在第1实施方式的磁阵列中进行了第1工序之后的磁畴壁移动元件的状态的第2例。
图13是在第1实施方式的磁阵列中进行了第1工序之后的磁畴壁移动元件的状态的第3例。
图14是图13所示的第3例的情况下的电阻值的初始分布。
图15是在第1实施方式的磁阵列中进行了第1工序之后的磁畴壁移动元件的状态的第4例。
图16是图15所示的第4例的情况下的电阻值的初始分布。
图17是第1实施方式的磁阵列的集成区域的电路图，并且是磁阵列具有多个元件组的情况下的电路图。
图18是在第1实施方式的磁阵列中进行了第2工序之后的电阻值的分布的一例。
图19是在第1实施方式的磁阵列中进行了第2工序之后的电阻值的分布的另一例。
图20是在第1实施方式的磁阵列中进行了第2工序之后的电阻值的分布的另一例。
图21是在第1实施方式的磁阵列中进行了第3工序之后的电阻值的分布的一例。
图22是神经网络的示意图。
具体实施方式
以下，一边适当参照附图，一边对本实施方式进行详细地说明。在以下的说明中使用的附图，为了容易理解本发明的特征，方便起见，有时将成为特征的部分放大表示，各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。在以下的说明中例示的材料、尺寸等是一个例子，本发明并不限定于此，能够在起到本发明的效果的范围内适当变更来实施。
首先，对方向进行定义。x方向和y方向是与后述的基板Sub(参照图4)的一个面大致平行的方向。x方向是后述的磁畴壁移动层10延伸的方向。y方向是与x方向正交的方向。z方向是从后述的基板Sub朝向磁畴壁移动元件100的方向。在本说明书中，有时将+z方向表示为“上”，将-z方向表示为“下”，但这些表现是为了方便起见，并不规定重力方向。另外，在本说明书中，“在x方向延伸”是指例如x方向的尺寸比x方向、y方向和z方向的各尺寸中的最小的尺寸大。在其他方向延伸的情况下也相同。另外，在本说明书中，“连接”不限于直接连接的情况，也包括之间经由其他物体连接的情况。
[第1实施方式]
图1是第1实施方式的磁阵列MA的框图。磁阵列MA具有集成区域1和周边区域2。磁阵列MA例如能够用于磁存储器、积和运算器、神经形态器件、自旋忆阻器、磁光学元件。
集成区域1是集成有多个磁畴壁移动元件的区域。磁畴壁移动元件是磁阻效应元件的一个例子。在将磁阵列MA用作存储器的情况下，在集成区域1中蓄积数据。在将磁阵列MA用作神经形态器件的情况下，在集成区域1中进行学习。
周边区域2是安装有控制集成区域1内的磁畴壁移动元件的动作的控制元件的区域。周边区域2例如具有脉冲施加装置3、电阻检测装置6、控制装置7。
脉冲施加装置3构成为能够对集成区域1内的多个磁畴壁移动元件分别施加脉冲。脉冲施加装置3例如具有控制部4和输出部5。控制部4例如具有控制向磁阵列MA的信号的输入和来自磁阵列MA的信号的输出的控制程序。控制程序的详细情况在后面叙述。控制部4例如控制施加脉冲的磁畴壁移动元件的地址、施加于规定的磁畴壁移动元件的脉冲的大小(电压、脉冲长度)等。输出部5按照来自控制部4的指示，对规定的磁畴壁移动元件施加规定的脉冲。输出部5例如具有电源。
电阻检测装置6构成为能够检测集成区域1内的磁畴壁移动元件的电阻值。电阻检测装置6可以检测集成区域1内的磁畴壁移动元件各自的电阻，也可以检测例如属于相同列的磁畴壁移动元件的电阻的合计。电阻检测装置6例如具有对检测出的电阻值的大小进行比较的比较器。比较器例如可以将检测出的电阻值彼此进行比较，也可以将事先设定的基准电阻值与检测出的电阻值进行比较。控制装置7与电阻检测装置6连接。控制装置7输出来自电阻检测装置6的结果。另外，控制装置7也可以将来自电阻检测装置6的结果反馈给脉冲施加装置3。
另外，如图2所示，磁阵列MA也可以具有磁场施加装置8。磁场施加装置8例如在后述的初始化工序中，对集成区域1内的多个磁畴壁移动元件分别施加磁场。
图3是第1实施方式的集成区域1的电路图。集成区域1具备多个磁畴壁移动元件100、多个第1配线WL、多个第2配线CL、多个第3配线RL、多个第1开关元件SW1和多个第2开关元件SW2。第3开关元件SW3例如属于周边区域2的控制部4。在图2中，为了说明，还图示了第3开关元件SW3。
第1配线WL分别是写入配线。第1配线WL分别将脉冲施加装置3与1个以上的磁畴壁移动元件100电连接。第2配线CL分别是能够在数据的写入时和读出时这两者使用的共用配线。第2配线CL分别例如与电阻检测装置6连接。第2配线CL可以设置于多个磁畴壁移动元件100的各个，也可以遍及多个磁畴壁移动元件100设置。第3配线RL分别是读出配线。第3配线RL分别将脉冲施加装置3与1个以上的磁畴壁移动元件100电连接。
第1开关元件SW1、第2开关元件SW2和第3开关元件SW3是控制电流的流动的元件。第1开关元件SW1、第2开关元件SW2和第3开关元件SW3例如是像晶体管、双向阈值开关(OTS：Ovonic Threshold Switch)那样利用了结晶层的相变的元件；像金属绝缘体转移(MIT)开关那样利用了能带结构的变化的元件；像齐纳二极管和雪崩二极管那样利用了击穿电压的元件；传导性随着原子位置的变化而变化的元件。
第1开关元件SW1、第2开关元件SW2例如与各个磁畴壁移动元件100逐个连接。第1开关元件SW1例如连接在磁畴壁移动元件100与第1配线WL之间。第2开关元件SW2例如连接在磁畴壁移动元件100与第2配线CL之间。第3开关元件SW3例如跨越多个磁畴壁移动元件100连接。第3开关元件SW3例如与第3配线RL连接。
第1开关元件SW1、第2开关元件SW2和第3开关元件SW3的位置关系不限于图3所示的情况。例如，第1开关元件SW1也可以跨越多个磁畴壁移动元件100连接，并且位于第1配线WL的上游。另外，例如，第2开关元件SW2也可以跨越多个磁畴壁移动元件100连接，并且位于第2配线CL的上游。另外，例如，第3开关元件SW3也可以与各个磁畴壁移动元件100逐个连接。
图4是第1实施方式的磁阵列MA的磁畴壁移动元件100的附近的截面图。图4是用通过磁畴壁移动层10的y方向的宽度的中心的xz平面切断图3中的一个磁畴壁移动元件100的截面。
图4所示的第1开关元件SW1和第2开关元件SW2是晶体管Tr。晶体管Tr具有栅极电极G、栅极绝缘膜GI和形成在基板Sub上的源极S和漏极D。源极S和漏极D由电流的流动方向规定，它们是同一区域。图4仅表示了一个例子，源极S与漏极D的位置关系也可以反转。基板Sub例如是半导体基板。第3开关元件SW3与第3配线RL电连接，例如在图4中位于在x方向上错开的位置。
z方向的层级不同的晶体管Tr、第1配线WL、第2配线CL、第3配线RL和磁畴壁移动元件100分别通过在z方向延伸的通孔配线V连接。通孔配线V包含具有导电性的材料。z方向的不同层级间，除了通孔配线V以外，形成有绝缘层90。
绝缘层90是使多层配线的配线间或元件间绝缘的绝缘层。磁畴壁移动元件100和晶体管Tr除了通孔配线V以外，被绝缘层90电分离。绝缘层90例如是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、碳化硅(SiC)、氮化铬、碳氮化硅(SiCN)、氧氮化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrOx)等。
图5是用通过磁畴壁移动层10的y方向的中心的xz平面切断磁畴壁移动元件100的截面图。图中所示的箭头是铁磁性体的磁化的取向方向的一例。图6是从z方向观察磁畴壁移动元件100的俯视图。
磁畴壁移动元件100具有磁畴壁移动层10、非磁性层20、铁磁性层30、第1磁化固定层40、以及第2磁化固定层50。
磁畴壁移动层10在x方向延伸。磁畴壁移动层10在内部具有多个磁畴，在多个磁畴的边界具有磁畴壁DW。磁畴壁移动层10例如是能够通过磁状态的变化来磁记录信息的层。磁畴壁移动层10也被称为模拟层、磁记录层。
磁畴壁移动层10具有第1区域A1、第2区域A2和第3区域A3。第1区域A1是从z方向观察时与第1磁化固定层40重叠的区域。第2区域A2是从z方向观察时与第2磁化固定层50重叠的区域。第3区域A3是磁畴壁移动层10的除第1区域A1和第2区域A2以外的区域。第3区域A3例如是在x方向上被第1区域A1和第2区域A2夹持的区域。
第1区域A1的磁化MA1通过第1磁化固定层40的磁化M40被固定。第2区域A2的磁化MA2通过第2磁化固定层50的磁化M50被固定。磁化被固定是指在磁畴壁移动元件100的通常的动作(未施加超过设想的外力)中，磁化不反转。第1区域A1和第2区域A2例如磁化的取向方向相反。
第3区域A3是磁化的方向变化，并且磁畴壁DW能够移动的区域。第3区域A3被称为磁畴壁可移动区域。第3区域A3具有第1磁畴A31和第2磁畴A32。第1磁畴A31和第2磁畴A32的磁化的取向方向相反。第1磁畴A31与第2磁畴A32的边界为磁畴壁DW。第1磁畴A31的磁化MA31例如在与第1区域A1的磁化MA1相同的方向上取向。第2磁畴A32的磁化MA32例如在与相邻的第2区域A2的磁化MA2相同的方向上取向。磁畴壁DW原则上在第3区域A3内移动，不侵入第1区域A1和第2区域A2。
如果第3区域A3内的第1磁畴A31与第2磁畴A32的体积的比率变化，则磁畴壁DW移动。磁畴壁DW通过使写入电流沿第3区域A3的x方向流动、向第3区域A3施加外部磁场等而移动。例如，当对第3区域A3施加+x方向的写入电流(例如，电流脉冲)时，电子向与电流相反的-x方向流动，所以磁畴壁DW向-x方向移动。在电流从第1磁畴A31朝向第2磁畴A32流动的情况下，在第2磁畴A32发生了自旋极化的电子使第1磁畴A31的磁化MA31磁化反转。通过第1磁畴A31的磁化MA31反转，磁畴壁DW向-x方向移动。
磁畴壁移动层10由磁性体构成。磁畴壁移动层10也可以是铁磁性体、亚铁磁性体、或者它们与能够通过电流使磁状态变化的反铁磁性体的组合。磁畴壁移动层10优选具有选自Co、Ni、Fe、Pt、Pd、Gd、Tb、Mn、Ge、Ga中的至少一种元素。作为用于磁畴壁移动层10的材料，例如可以举出Co和Ni的层叠膜、Co和Pt的层叠膜、Co和Pd的层叠膜、MnGa系材料、GdCo系材料、TbCo系材料。MnGa系材料、GdCo系材料、TbCo系材料等亚铁磁性体的饱和磁化强度小，移动磁畴壁DW所需的阈值电流变小。另外，Co和Ni的层叠膜、Co和Pt的层叠膜、Co和Pd的层叠膜的矫顽力大，磁畴壁DW的移动速度变慢。反铁磁性体例如为Mn3X(X为Sn、Ge、Ga、Pt、Ir等)、CuMnAs、Mn2Au等。磁畴壁移动层10也能够应用与后述的铁磁性层30同样的材料。
非磁性层20位于磁畴壁移动层10与铁磁性层30之间。非磁性层20层叠于铁磁性层30的一面。
非磁性层20例如由非磁性的绝缘体、半导体或金属构成。非磁性的绝缘体例如是Al2O3、SiO2、MgO、MgAl2O4、和这些的Al、Si、Mg的一部分被置换为Zn、Be等而成的材料。这些材料的带隙大，绝缘性优异。在非磁性层20由非磁性的绝缘体构成的情况下，非磁性层20是隧道势垒层。非磁性的金属例如是Cu、Au、Ag等。非磁性的半导体例如是Si、Ge、CuInSe2、CuGaSe2、Cu(In,Ga)Se2等。
非磁性层20的厚度例如为以上，也可以为/>以上。如果非磁性层20的厚度较厚，则磁畴壁移动元件100的电阻面积乘积(RA)变大。磁畴壁移动元件100的电阻面积乘积(RA)优选为1×104Ωμm2以上，更优选为5×104Ωμm2以上。磁畴壁移动元件100的电阻面积乘积(RA)由一个磁畴壁移动元件100的元件电阻与磁畴壁移动元件100的元件截面积(将非磁性层20以xy平面切断后的切断面的面积)之积表示。
铁磁性层30与磁畴壁移动层10一起夹着非磁性层20。铁磁性层30位于至少一部分与磁畴壁移动层10在z方向上重叠的位置。铁磁性层30的磁化与磁畴壁移动层10的第3区域A3的磁化相比难以反转。铁磁性层30的磁化在施加了第3区域A3的磁化反转的程度的外力时方向不发生变化而被固定。铁磁性层30有时被称为固定层、参照层。
铁磁性层30包含铁磁性体。铁磁性层30例如包含在与磁畴壁移动层10之间容易得到相干隧道效应的材料。铁磁性层30例如包含选自Cr、Mn、Co、Fe和Ni中的金属、包含1种以上的这些金属的合金、包含这些金属与B、C和N中的至少1种以上的元素的合金等。铁磁性层30例如为Co-Fe、Co-Fe-B、Ni-Fe。
铁磁性层30例如也可以是霍伊斯勒合金。霍伊斯勒合金为半金属，具有高的自旋极化率。霍伊斯勒合金是具有XYZ或X2YZ的化学组成的金属间化合物，X在元素周期表上为Co、Fe、Ni或Cu族的过渡金属元素或贵金属元素，Y为Mn、V、Cr或Ti族的过渡金属或X的元素种类，Z为III族至V族的典型元素。作为霍伊斯勒合金，例如可以举出Co2FeSi、Co2FeGe、Co2FeGa、Co2MnSi、Co2Mn1-aFeaAlbSi1-b、Co2FeGe1-cGac等。
第1磁化固定层40和第2磁化固定层50连接于磁畴壁移动层10。第1磁化固定层40和第2磁化固定层50在x方向上分离。第1磁化固定层40固定第1区域A1的磁化。第2磁化固定层50固定第2区域A2的磁化。
第1磁化固定层40和第2磁化固定层50例如是铁磁性体。第1磁化固定层40和第2磁化固定层50例如能够使用与磁畴壁移动层10、铁磁性层30同样的材料。此外，第1磁化固定层40和第2磁化固定层50不限于铁磁性体。在第1磁化固定层40和第2磁化固定层50不是铁磁性体的情况下，在与第1磁化固定层40或第2磁化固定层50重叠的区域中流过磁畴壁移动层10的电流的电流密度急剧变化，由此限制磁畴壁DW的移动，固定第1区域A1和第2区域A2的磁化。
磁畴壁移动元件100也可以具有除了磁畴壁移动层10、非磁性层20和铁磁性层30以外的层。例如，也可以在铁磁性层30的与非磁性层20相反侧的面，隔着间隔层设置磁性层。铁磁性层30、间隔层、磁性层成为合成反铁磁性结构(SAF结构)。合成反铁磁性结构由夹着非磁性层的两个磁性层构成。通过铁磁性层30与磁性层进行反铁磁性耦合，与不具有磁性层的情况相比，铁磁性层30的矫顽力变大。磁性层例如包含铁磁性体，也可以包含IrMn、PtMn等反铁磁性体。间隔层例如包含选自Ru、Ir、Rh中的至少一种。
磁畴壁移动元件100的各层的磁化的方向例如能够通过测量磁化曲线来确认。磁化曲线例如能够使用MOKE(磁光克尔效应，Magneto Optical Kerr Effect)来测量。基于MOKE的测量是通过使用使直线偏振光入射到测量对象物并引起其偏振方向的旋转等的磁光效应(磁克尔效应)来进行的测量方法。
至此，以图5所示的磁畴壁移动元件100为例，对磁畴壁移动元件的具体结构的一例进行了说明，但磁畴壁移动元件的结构不限于该情况。图7是以通过磁畴壁移动层10的y方向的中心的xz平面切断第2例的磁畴壁移动元件101的截面图。图7所示的磁畴壁移动元件101在铁磁性层30比磁畴壁移动层10更靠基板Sub侧这一点上与磁畴壁移动元件100不同。磁畴壁移动元件101中，作为固定层的铁磁性层30位于基板Sub侧，被称为底钉扎结构。磁畴壁移动元件100中，作为固定层的铁磁性层30位于比磁畴壁移动层10更远离基板Sub的一侧，被称为顶钉扎结构。磁畴壁移动元件100能够置换为磁畴壁移动元件101。
磁畴壁移动元件100通过各层的层叠工序和将各层的一部分加工成规定的形状的加工工序而形成。各层的层叠能够使用溅射法、化学气相沉积(CVD)法、电子束蒸镀法(EB蒸镀法)、原子激光沉积法等。各层的加工能够使用光刻和蚀刻(例如Ar蚀刻)等来进行。
接着，对本实施方式的磁阵列MA的动作及其控制进行说明。图8是磁阵列MA的动作流程图。
磁阵列MA的控制方法例如具有初始化工序S1、电阻检测工序S2和动作工序S3。电阻检测工序S2也可以省略。
初始化工序S1是对磁阵列MA中的多个磁畴壁移动元件100分别进行初始化的工序。磁畴壁移动元件100的初始化是使磁畴壁移动元件100的磁畴壁DW的位置移动到初始位置。磁畴壁DW的初始位置可以在磁畴壁移动元件100的各个中不同。初始化工序S1例如基于记录于脉冲施加装置3的控制部4的初始化程序来进行。初始化程序对控制部4指示磁阵列MA的初始化，进行初始化工序S1。
初始化工序S1例如具有第1工序S11、第2工序S12、第3工序S13。第1工序S11是设定多个磁畴壁移动元件100的电阻值的初始分布的工序。第2工序S12是将多个磁畴壁移动元件100的电阻值的分布从初始分布扩大的工序。第3工序S13是使电阻值的分布的最频值偏移的工序。第3工序S13也可以省略。另外，也可以在第3工序S13之后再次进行第2工序S12。
首先，在第1工序S11中，设定多个磁畴壁移动元件100的电阻值的初始分布。电阻值的初始分布通过使各个磁畴壁移动元件100的磁畴壁DW的位置移动到规定的位置来设定。第1工序S11例如基于记录于脉冲施加装置3的控制部4的第1程序来进行。第1程序设定多个磁畴壁移动元件100的电阻值的初始分布。
第1工序S11中的磁畴壁DW的移动可以通过对磁畴壁移动元件100施加磁场来进行，也可以通过对磁畴壁移动层10施加脉冲来进行。磁场例如使用磁场施加装置8来施加。脉冲例如使用脉冲施加装置3来施加。在第1工序S11中施加的脉冲是第3脉冲。第3脉冲是初始化脉冲之一。磁场或第3脉冲例如同时施加于多个磁畴壁移动元件100。
图9是表示施加于磁畴壁移动层10的脉冲与磁畴壁DW移动的概率的关系的曲线图。图9的横轴是脉冲的长度(脉冲长度)或脉冲的强度(电压)，纵轴是磁畴壁DW移动的概率(磁化MA31或磁化MA32反转的概率)。
在施加于磁畴壁移动层10的脉冲足够小的情况下，即使对磁畴壁移动层10施加脉冲，磁畴壁DW也不移动。将施加脉冲时的磁畴壁DW的移动概率为0％的条件称为第1条件C1。在施加于磁畴壁移动层10的脉冲足够大的情况下，如果对磁畴壁移动层10施加脉冲，则磁畴壁DW移动。将施加脉冲时的磁畴壁DW的移动概率成为100％的条件称为第2条件C2。在施加于磁畴壁移动层10的脉冲处于第1条件C1与第2条件C2之间的情况下，如果向磁畴壁移动层10施加脉冲，则存在磁畴壁DW移动的情况和不移动的情况。随机确定磁畴壁DW是否移动。将施加脉冲时的磁畴壁DW的移动概率大于0％且小于100％的条件称为第3条件C3。在此，关于磁畴壁DW的移动概率，将在施加10次脉冲时磁畴壁DW一次也未移动的情况定义为0％，将在任一情况下磁畴壁DW均发生了移动的情况定义为100％，将这之间的情况定义为大于0％且小于100％。
在第1工序S11中施加的第3脉冲是第2条件C2或第3条件C3。第3脉冲优选为第2条件C2。优选第3脉冲的脉冲长度比后述的第1脉冲的脉冲长度长，或者第3脉冲的电压比第1脉冲的电压大。
图10是进行第1工序S11后的磁畴壁移动元件100的第1例。在第1例中，使磁畴壁DW移动到作为磁畴壁可移动区域的第3区域A3的第1端A3a。在使用第3脉冲使磁畴壁DW移动的情况下，第3脉冲的施加次数优选为使用第2条件C2的脉冲使磁畴壁DW从第1端A3a移动至第2端A3b所需的脉冲的施加次数以上。这是为了使磁畴壁DW可靠地靠近第3区域A3的第1端A3a或第2端A3b。第2条件C2的脉冲的一例是在后述的动作工序中施加的动作脉冲。
当磁畴壁DW移动至第1端A3a时，第3区域A3仅成为第2磁畴A32。由于第2磁畴A32的磁化M32与铁磁性层30的磁化M30为反平行的关系，所以磁畴壁移动元件100的电阻值成为最大值。
图11是图10所示的第1例的情况下的电阻值的初始分布。图11的横轴是各个磁畴壁移动元件100的电阻值，纵轴是示出该电阻值的磁畴壁移动元件100的数量。多个磁畴壁移动元件100分别原则上示出最大值，但具有一些偏差。电阻值的初始分布例如将多个磁畴壁移动元件100的最大电阻值的平均值作为最频值来分布。
另外，图12是进行了第1工序S11之后的磁畴壁移动元件100的第2例。在第2例中，磁畴壁DW位于第1端A3a与铁磁性层30的x方向的端部之间。磁畴壁移动元件100的电阻值根据相对的2个铁磁性层的磁化的相对角而变化。在第2例的情况下，磁畴壁DW处于不与铁磁性层30重叠的位置，第2磁畴A32的磁化M32与铁磁性层30的磁化M30处于反平行的关系，所以磁畴壁移动元件100的电阻值成为最大值。因此，第2例的情况下的电阻值的初始分布与第1例的情况相同。因此，电阻值的初始分布是将磁畴壁移动元件的最大电阻值的平均值作为最频值来分布。
图13是进行了第1工序S11后的磁畴壁移动元件100的第3例。在第3例中，使磁畴壁DW移动至作为磁畴壁可移动区域的第3区域A3的第2端A3b。当磁畴壁DW移动至第2端A3b时，第3区域A3仅成为第1磁畴A31。由于第1磁畴A31的磁化M31与铁磁性层30的磁化M30为平行的关系，所以磁畴壁移动元件100的电阻值为最小值。
图14是图13所示的第3例的情况下的电阻值的初始分布。图14的横轴是各个磁畴壁移动元件100的电阻值，纵轴是示出该电阻值的磁畴壁移动元件100的数量。多个磁畴壁移动元件100分别原则上示出最小值，但具有一些偏差。电阻值的初始分布例如将磁畴壁移动元件的最小电阻值的平均值作为最频值来分布。另外，在磁畴壁DW位于第2端A3b与铁磁性层30的x方向的端部之间的情况下也是同样的。
图15是进行了第1工序S11后的磁畴壁移动元件100的第4例。在第4例中，使磁畴壁DW移动到第3区域A3中的与铁磁性层30重叠的区域的中心附近。各个磁畴壁移动元件100的电阻值成为各个磁畴壁移动元件的电阻值的最大值与最小值的中间值的附近。
图16是图15所示的第4例的情况下的电阻值的初始分布。图16的横轴是各个磁畴壁移动元件100的电阻值，纵轴是示出该电阻值的磁畴壁移动元件100的数量。电阻值的初始分布的最频值成为各个磁畴壁移动元件的最大电阻值的平均值与各个磁畴壁移动元件的最小电阻值的平均值的中间值附近。中间值附近是指允许从中间值偏离最大电阻值的平均值与最小电阻值的平均值之差的30％。
接着，在第2工序S12中，使多个磁畴壁移动元件100的电阻值的分布从初始分布扩大。扩大电阻值的分布是指增大电阻值的偏差。如果电阻值的分布变宽，则分布的半宽变宽。电阻值的分布例如优选接近正态分布，成为正态分布。
电阻值的分布例如通过改变各个磁畴壁移动元件100中的磁畴壁DW的位置而扩展。第2工序S12例如基于记录于脉冲施加装置3的控制部4的第2程序来进行。第2程序指示对多个磁畴壁移动元件100分别施加多次脉冲，使电阻值的分布从初始分布扩展。
在第2工序S12中，对多个磁畴壁移动元件100分别施加多次脉冲。脉冲由脉冲施加装置3施加。在第2工序S12中施加的脉冲是第1脉冲。第1脉冲是初始化脉冲之一。第1脉冲例如在第3条件C3下被施加。第1脉冲被施加多次。多次施加的第1脉冲各自的电压例如小于后述的动作脉冲的电压。另外，多次施加的第1脉冲各自的脉冲长度例如比后述的动作脉冲的脉冲长度短。
在第2工序S12中，例如对多个磁畴壁移动元件100分别以相同条件施加第1脉冲。在第2工序S12中，将多个磁畴壁移动元件100划分为多个元件组，可以对每个元件组施加不同条件的第1脉冲，也可以对多个元件组中的至少一个元件组施加与其他元件组不同条件的第1脉冲。例如，图17所示的磁阵列MA被划分为第1元件组G1和第2元件组G2。第1元件组G1和第2元件组G2例如被施加不同条件的第1脉冲。
当对多个磁畴壁移动元件100分别施加第3条件C3的第1脉冲时，多个磁畴壁移动元件100中的一部分磁畴壁移动元件100的磁畴壁DW移动。另一方面，一部分的磁畴壁移动元件100即使施加第1脉冲，磁畴壁DW也不移动。磁畴壁DW移动的元件和未移动的元件由于磁畴壁DW的位置不同，所以磁畴壁移动元件100的电阻值不同。其结果，每当施加第1脉冲时，多个磁畴壁移动元件100的电阻值分布从初始分布扩展。
图18例示了分布从第1例的初始分布扩展的情况。在第1例的情况下，在磁畴壁移动元件100的电阻值变大的方向上，磁畴壁DW无法移动，所以分布比初始分布的最频值向低电阻侧扩展。另外，如图19所示，根据第1脉冲的施加条件，也存在分布变宽并且最频值向低电阻侧移动的情况。图20例示了分布从第4例的初始分布扩展的情况。在第4例的情况下，由于磁畴壁DW能够向磁畴壁移动元件100的电阻值变大的方向和变小的方向都移动，所以根据第1脉冲的极性，分布能够向比初始分布的最频值低电阻侧和高电阻侧这两方扩展。
第1脉冲可以分别以相同的条件施加，也可以在每次施加时改变条件。当改变第1脉冲的施加条件时，每次施加第1脉冲时的磁畴壁DW的移动概率发生变化。因此，能够将第2工序S12后的电阻值分布细致地设定为期望的分布。另外，也可以改变施加第1脉冲时的磁畴壁移动层10的温度。当磁畴壁移动层10的温度变化时，磁畴壁DW移动的移动概率变化。通过设定磁畴壁移动层10的温度条件，能够将电阻值分布细致地设计成期望的分布。
另外，第1脉冲也可以在每次施加规定次数时变更极性。第1脉冲的极性是第1脉冲的施加方向。第1脉冲的极性由脉冲施加装置3控制。脉冲施加装置3构成为能够变更第1脉冲的极性。例如，将从第1磁化固定层40朝向第2磁化固定层50的脉冲的极性设为“+”，将从第2磁化固定层50朝向第1磁化固定层40的脉冲的极性设为“-”。
连续施加相同极性的第1脉冲的次数例如为2次以上。另外，连续施加相同极性的第1脉冲的次数优选为使用第2条件C2的脉冲使磁畴壁DW从第1端A3a移动至第2端A3b所需的脉冲的施加次数以下。这是为了避免磁畴壁DW由于第1脉冲而到达第3区域A3的第1端A3a或第2端A3b。第2条件C2的脉冲的一例是在动作工序中施加的动作脉冲。
例如，当施加“+”的极性的第1脉冲时，随机地产生磁畴壁DW向-x方向移动的情况和不移动的情况这2种模式。与此相对，当施加“-”的极性的第1脉冲时，随机地产生磁畴壁DW向+x方向移动的情况和不移动的情况这2种模式。如果改变对各个磁畴壁移动元件100施加的第1脉冲的极性，则磁畴壁DW向+x方向移动的情况、磁畴壁DW向-x方向移动的情况、磁畴壁DW不移动的情况这3个状态有可能因脉冲的施加而产生。其结果，各个磁畴壁移动元件100的电阻值产生偏差，第2工序S12后的电阻值分布进一步扩大。
接着，根据需要进行第3工序S13。第3工序S13例如基于记录于脉冲施加装置3的控制部4的第3程序来进行。第3程序指示控制部4对多个磁畴壁移动元件100分别施加多次脉冲。
在第3工序S13中，将第2脉冲施加于各个磁畴壁移动元件100。第2脉冲也可以按每个元件组(例如，第1元件组G1、第2元件组G2)在不同的条件下施加。第2脉冲也可以仅施加于多个磁畴壁移动元件100中的一部分。第2脉冲是初始化脉冲之一。在能够改变多个磁畴壁移动元件100各自的电阻值的条件下施加第2脉冲。第2脉冲例如以第2条件C2施加。
图21是在第1实施方式的磁阵列MA中进行了第3工序S13之后的电阻值的分布的一个例子。当施加第2脉冲时，各个磁畴壁移动元件100的磁畴壁DW移动。其结果，电阻值的分布从进行第3工序S13之前的状态(图21的虚线)偏移(图21的实线)。如果进行第3工序S13，则能够进行磁畴壁移动元件100的电阻值分布的微调整。
接着，根据需要进行电阻检测工序S2。在电阻检测工序S2中，检测各个磁畴壁移动元件100的电阻值。关于磁阻效应元件100的电阻值，可以测量全部磁阻效应元件100的电阻值，也可以测量一部分磁阻效应元件100的电阻值。电阻值由电阻检测装置6检测。电阻检测工序S2基于记录于控制部4或电阻检测装置6的检测程序来进行。
通过在电阻检测工序S2中检测磁畴壁移动元件100的电阻值，能够确认电阻值是否在规定的范围内、电阻值的分布是否充分偏差。根据在电阻检测工序S2中检测出的电阻值的结果，也可以在电阻检测工序S2之后返回初始化工序S1。
接着，进行动作工序S3。在动作工序S3中，对规定的磁畴壁移动元件100施加动作脉冲。动作脉冲由脉冲施加装置3施加。脉冲施加装置3构成为能够对各个磁畴壁移动元件100施加动作脉冲。规定的磁畴壁移动元件100的地址由控制部4指定。动作工序S3基于从控制部4指示的动作程序来进行。
动作工序S3例如具有写入工序S31和读出工序S32。在写入工序S31中，对规定的磁畴壁移动元件100施加动作脉冲，改变规定的磁畴壁移动元件100的电阻值。规定的磁畴壁移动元件100的电阻值与磁存储器中的数据对应。另外，规定的磁畴壁移动元件100的电阻值对应于神经形态器件中的权重。在写入工序S31中，沿着磁畴壁移动层10施加动作脉冲。写入工序S31中的动作脉冲是第2条件C2的脉冲。
在读出工序S32中，对规定的磁畴壁移动元件100施加检测脉冲，读出规定的磁畴壁移动元件100的电阻值。在读出工序S32中，检测脉冲例如从铁磁性层30向第1磁化固定层40或第2磁化固定层50施加。读出工序S32中的检测脉冲是第1条件C1的脉冲。通过检测脉冲，读出规定的磁畴壁移动元件100的电阻值。
在进行了动作工序S3之后，也可以根据需要返回到初始化工序S1。
接着，以将磁阵列MA应用于神经形态器件的情况为例进行具体地说明。磁阵列MA能够应用于神经形态器件。
例如，神经形态器件包括磁阵列MA和输出转换部。输出转换部具有激活函数。输出转换部设置于第2配线CL各自的端部。输出转换部根据激活函数对从第2配线CL输出的积和运算结果进行转换。
神经形态器件是进行神经网络的运算的装置。神经形态器件人工地模仿人类的脑中的神经元与突触的关系。
图22是神经网络NN的示意图。神经网络NN具有输入层Lin、中间层Lm和输出层Lout。在图22中，展示了中间层Lm为3层的例子，但中间层Lm的数量不限。输入层Lin、中间层Lm和输出层Lout分别具有多个芯片C，各个芯片C对应于脑中的神经元。输入层Lin、中间层Lm和输出层Lout分别通过传递单元连接。传递单元与脑中的突触对应。神经网络NN通过传递单元(突触)进行学习来提高问题的正确回答率。学习是从信息中找到将来可能使用的知识。神经网络NN通过一边改变对传递单元施加的权重一边进行动作来进行学习。传递单元进行对所输入的信号乘以权重的乘法运算和将乘法运算的结果相加的加法运算。即，传递单元进行积和运算。
磁阵列MA能够进行积和运算。磁畴壁移动元件100通过磁畴壁DW的位置变化，电阻值模拟地变化。设计磁畴壁移动元件100的电阻值对应于对传递单元赋予权重。
例如，在图3中，电流从第3配线RL流向第2配线CL。从第2配线CL输出的电流(输出值)根据磁畴壁移动元件100的电阻值(权重)而不同。即，从第3配线RL朝向第2配线CL施加电流对应于神经网络NN中的乘法运算。另外，第2配线CL与属于相同列的多个磁畴壁移动元件100连接，在第2配线CL的端部检测出的电流成为对在各个磁畴壁移动元件100中乘法运算得到的结果进行加法运算而得到的值。因此，磁阵列MA作为神经形态器件的积和运算器发挥功能。
例如，如图17所示，在磁阵列MA具有多个元件组(例如，第1元件组G1、第2元件组G2)的情况下，各个元件组也能够进行不同的积和运算。在磁阵列MA进行多个积和运算的情况下，例如，也可以是第1元件组G1进行一个积和运算，第2元件组G2进行其他积和运算。在该情况下，第1元件组G1进行的积和运算和第2元件组G2进行的积和运算也可以承担神经网络NN中的不同阶层间的处理(基于突触的传递)。
上述的初始化工序S1对应于对神经形态器件进行初始化的工序。在神经形态器件的情况下，学习前的初始状态不恒定时，学习精度、学习效率提高。在本实施方式的初始化工序S1中，对磁畴壁移动元件100的电阻值的分布赋予偏差。另外，本实施方式的初始化工序S1不是将1个1个磁畴壁移动元件100各自的初始值每次都设为相同的值，而是能够在每次进行初始化工序S1时进行改变。因此，本实施方式的初始化工序S1后的磁阵列MA适合作为神经形态器件的初始状态。
上述的动作工序S3在神经形态器件的情况下，与设定权重的处理、和设定了权重之后的运算处理对应。设定权重的处理与动作工序S3的写入工序S31对应。运算处理与动作工序S3的读出工序S32对应。
设定权重的处理是设定各个磁畴壁移动元件100的电阻值的处理。权重与各个磁畴壁移动元件100的电阻值对应。权重根据磁畴壁移动层10中的磁畴壁DW的位置而变化。从磁畴壁移动元件100的电阻值的分布存在偏差的状态起优化权重比从恒定的状态起优化的情况更简便。
运算处理在使权重优化后，进行积和运算。从磁阵列MA的各个第3配线RL施加的电流是向积和运算器的输入，从磁阵列MA的各个第2配线CL输出的电流是来自积和运算器的输出。对积和运算器的输入信号可以通过脉冲长度进行控制，也可以通过脉冲高度进行控制，还可以通过脉冲频率进行控制。运算处理(读出工序S32)的结果也可以反馈给进行权重的设定的处理(写入工序S31)的控制部4。
如上所述，本实施方式的磁阵列MA在将多个磁畴壁移动元件100初始化时，能够对多个磁畴壁移动元件100的电阻值的分布赋予偏差。另外，在对多个磁畴壁移动元件100的电阻值的分布赋予偏差时，不需要对每个单独的磁畴壁移动元件100在单独的条件下进行写入处理。因此，根据本实施方式的磁阵列MA，能够简便地使多个磁畴壁移动元件100的电阻值的分布产生偏差。
以上，对本发明的优选实施方式进行了详述，但本发明不限于这些实施方式。例如，可以组合各个实施方式的特征性结构，也可以在不变更发明的主旨的范围内变更一部分。
例如，也可以在控制部4中装入随机数发生器。在随机数发生器中，也可以随机地决定第1脉冲的大小、长度、极性等。通过使用随机数发生器，基于第1脉冲的分布的扩展程度在每次进行初始化工序S1时产生偏差。
另外，例如，也可以将磁畴壁移动元件100置换为电阻变化元件。电阻变化元件例如是相变存储器(PCM)、电阻变化型存储器等。在这种情况下，多个电阻变化元件的电阻值分布在初始分布中变化。
符号的说明
1…集成区域，2…周边区域，3…脉冲施加装置，4…控制部，5…输出部，6…电阻检测装置，7…控制装置，8…磁场施加装置，10…磁畴壁移动层，20…非磁性层，30…铁磁性层，40…第1磁化固定层，50…第2磁化固定层，90…绝缘层，100、101…磁畴壁移动元件，A1…第1区域，A2…第2区域，A3…第3区域，A3a…第1端，A3b…第2端，A31…第1磁畴，A32…第2磁畴，C…芯片，C1…第1条件，C2…第2条件，C3…第3条件，CL…第2配线，D…漏极，DW…磁畴壁，G…栅极电极，G1…第1元件组，G2…第2元件组，GI…栅极绝缘膜，Lin…输入层，Lm…中间层，Lout…输出层，MA…磁阵列，M30、M31、M32、M50、M60、MA1、MA2、MA31、MA32…磁化，NN…神经网络，RL…第3配线，S…源极，S1…初始化工序，S2…电阻检测工序，S3…动作工序，S11…第1工序，S12…第2工序，S13…第3工序，S31…写入工序，S32…读出工序，Sub…基板，SW1…第1开关元件，SW2…第2开关元件，SW3…第3开关元件，Tr…晶体管，V…通孔配线，WL…第1配线。

Claims (37)

1.一种磁阵列，其中，
具有：
多个磁阻效应元件；和
对所述多个磁阻效应元件分别施加脉冲的脉冲施加装置，
所述多个磁阻效应元件分别具有：磁畴壁移动层、铁磁性层、和夹在所述磁畴壁移动层与所述铁磁性层之间的非磁性层，
所述脉冲施加装置构成为能够对所述多个磁阻效应元件分别施加初始化脉冲和动作脉冲，
所述初始化脉冲具有通过多次施加而使所述多个磁阻效应元件的电阻值的分布从初始分布扩展的第1脉冲，
所述第1脉冲各自的电压比所述动作脉冲的电压小，或者所述第1脉冲各自的脉冲长度比所述动作脉冲的脉冲长度短。
2.一种磁阵列，其中，
具有：
多个磁阻效应元件；和
对所述多个磁阻效应元件分别施加脉冲的脉冲施加装置，
所述多个磁阻效应元件分别具有：磁畴壁移动层、铁磁性层、和夹在所述磁畴壁移动层与所述铁磁性层之间的非磁性层，
所述脉冲施加装置构成为能够对所述多个磁阻效应元件分别施加初始化脉冲，
所述初始化脉冲具有通过多次施加而使所述多个磁阻效应元件的电阻值的分布从初始分布扩展的第1脉冲，
在将所述第1脉冲施加于各个磁阻效应元件时各个所述磁阻效应元件的电阻值变化的概率大于0％且小于100％的条件下，所述第1脉冲分别施加于所述多个磁阻效应元件。
3.如权利要求1或2所述的磁阵列，其中，
所述脉冲施加装置构成为能够以相同条件对所述多个磁阻效应元件分别施加所述第1脉冲。
4.如权利要求1～3中任一项所述的磁阵列，其中，
所述脉冲施加装置能够按每规定次数变更所述第1脉冲的极性。
5.如权利要求4所述的磁阵列，其中，
所述规定次数为2次以上。
6.如权利要求1所述的磁阵列，其中，
所述脉冲施加装置能够按每规定次数变更所述第1脉冲的极性，
所述规定次数为使所述磁畴壁从所述磁畴壁移动层中的磁畴壁能够移动的磁畴壁可移动区域的第1端移动至第2端所需的所述动作脉冲的施加次数以下。
7.如权利要求1～6中任一项所述的磁阵列，其中，
所述初始化脉冲还具有第2脉冲，
所述第2脉冲在能够使所述多个磁阻效应元件各自的电阻值变化的条件下被施加。
8.如权利要求1～7中任一项所述的磁阵列，其中，
所述磁阵列还具有对所述多个磁阻效应元件分别施加磁场的磁场施加装置，
所述磁场施加装置能够通过对所述多个磁阻效应元件分别施加磁场来设定所述初始分布。
9.如权利要求1～7中任一项所述的磁阵列，其中，
所述初始化脉冲还具有设定所述初始分布的第3脉冲，
所述脉冲施加装置能够通过对所述多个磁阻效应元件分别施加所述第3脉冲来设定所述初始分布。
10.如权利要求9所述的磁阵列，其中，
所述第3脉冲的脉冲长度比所述第1脉冲长，或者所述第3脉冲的电压比所述第1脉冲大。
11.如权利要求1所述的磁阵列，其中，
所述初始化脉冲还具有设定所述初始分布的第3脉冲，
所述脉冲施加装置能够通过对所述多个磁阻效应元件分别施加所述第3脉冲来设定所述初始分布，
所述第3脉冲的施加次数为使所述磁畴壁从所述磁畴壁移动层中的磁畴壁能够移动的磁畴壁可移动区域的第1端移动到第2端所需的所述动作脉冲的施加次数以上。
12.如权利要求1～11中任一项所述的磁阵列，其中，
所述脉冲施加装置能够设定所述初始分布的最频值，
所述最频值以各个磁阻效应元件的最大电阻值的平均值与各个磁阻效应元件的最小电阻值的平均值的中间值为中心，在所述最大电阻值的平均值与所述最小电阻值的平均值之差的30％的范围内。
13.如权利要求1～11中任一项所述的磁阵列，其中，
所述脉冲施加装置能够设定所述初始分布的最频值，
所述最频值是各个磁阻效应元件的最大电阻值的平均值或者各个磁阻效应元件的最小电阻值的平均值。
14.如权利要求1～11中任一项所述的磁阵列，其中，
所述脉冲施加装置在所述初始分布中，将各个所述磁畴壁移动层的磁畴壁的位置设定为所述磁畴壁移动层中的磁畴壁能够移动的磁畴壁可移动区域的第1端或第2端。
15.如权利要求1～14中任一项所述的磁阵列，其中，
所述磁阵列还具备检测所述多个磁阻效应元件各自的电阻的电阻检测装置。
16.如权利要求1～15中任一项所述的磁阵列，其中，
所述多个磁阻效应元件被划分为多个元件组，
所述脉冲施加装置构成为能够对所述多个元件组中的至少一个元件组施加与其他元件组不同条件的所述第1脉冲。
17.如权利要求16所述的磁阵列，其中，
所述磁阵列用于神经网络，
所述多个元件组分别承担所述神经网络中的不同层之间的运算。
18.一种磁阵列的控制方法，其中，
具有对多个磁阻效应元件进行初始化的初始化工序，所述多个磁阻效应元件具有磁畴壁移动层、铁磁性层、和夹在所述磁畴壁移动层与所述铁磁性层之间的非磁性层，
所述初始化工序具有：设定所述多个磁阻效应元件的电阻值的初始分布的第1工序；和对所述多个磁阻效应元件分别施加多次第1脉冲来扩大所述初始分布的第2工序。
19.如权利要求18所述的磁阵列的控制方法，其中，
在所述第2工序中，在对各个磁阻效应元件施加了所述第1脉冲时各个所述磁阻效应元件的电阻值变化的概率大于0％且小于100％的条件下，对所述多个磁阻效应元件分别施加所述第1脉冲。
20.如权利要求18或19所述的磁阵列的控制方法，其中，
还具备在所述初始化工序之后使所述多个磁阻效应元件动作的动作工序，
所述动作工序对规定的磁阻效应元件施加动作脉冲，
所述第1脉冲的电压比所述动作脉冲的电压小，或者所述第1脉冲各自的脉冲长度比所述动作脉冲的脉冲长度短。
21.如权利要求18～20中任一项所述的磁阵列的控制方法，其中，
在所述第2工序中，对所述多个磁阻效应元件分别在相同的条件下施加所述第1脉冲。
22.如权利要求18～21中任一项所述的磁阵列的控制方法，其中，
在所述第2工序中，按每规定次数变更所述第1脉冲的极性。
23.如权利要求18～22中任一项所述的磁阵列的控制方法，其中，
所述初始化工序在所述第2工序之后还具备施加第2脉冲的第3工序，
所述第2脉冲在能够使所述多个磁阻效应元件各自的电阻值变化的条件下被施加。
24.如权利要求18～23中任一项所述的磁阵列的控制方法，其中，
在所述第1工序中，对所述多个磁阻效应元件分别施加第3脉冲来设定所述初始分布。
25.如权利要求18～24中任一项所述的磁阵列的控制方法，其中，
在所述初始化工序之后，还具备测量所述多个磁阻效应元件各自的电阻值的检测工序。
26.如权利要求18～25中任一项所述的磁阵列的控制方法，其中，
在所述第2工序中，将所述多个磁阻效应元件划分为多个元件组，对所述多个元件组中的至少一个元件组施加与其他元件组不同的条件的所述第1脉冲。
27.如权利要求26所述的磁阵列的控制方法，其中，
所述磁阵列的控制方法用于神经网络，
所述多个元件组分别承担所述神经网络中的不同层之间的运算。
28.一种磁阵列的控制程序，其中，
具有指示对多个磁阻效应元件进行初始化的初始化程序，所述多个磁阻效应元件具有磁畴壁移动层、铁磁性层、和夹在所述磁畴壁移动层与所述铁磁性层之间的非磁性层，
所述初始化程序具有：设定所述多个磁阻效应元件的电阻值的初始分布的第1程序；和指示对所述多个磁阻效应元件分别施加多次第1脉冲来扩大所述初始分布的第2程序。
29.如权利要求28所述的磁阵列的控制程序，其中，
在将所述第1脉冲施加于各个磁阻效应元件时，在各个所述磁阻效应元件的电阻值变化的概率大于0％且小于100％的条件下，第2程序指示对所述多个磁阻效应元件分别施加所述第1脉冲。
30.如权利要求28或29所述的磁阵列的控制程序，其中，
还具备使所述多个磁阻效应元件动作的动作程序，
所述动作程序对规定的磁阻效应元件施加动作脉冲，
所述第1脉冲的电压比所述动作脉冲的电压小，或者所述第1脉冲各自的脉冲长度比所述动作脉冲的脉冲长度短。
31.如权利要求28～30中任一项所述的磁阵列的控制程序，其中，
所述第2程序指示将所述第1脉冲以相同条件施加于所述多个磁阻效应元件的各个。
32.如权利要求28～31中任一项所述的磁阵列的控制程序，其中，
所述第2程序按每规定次数变更所述第1脉冲的极性。
33.如权利要求28～32中任一项所述的磁阵列的控制程序，其中，
所述初始化程序还具备第3程序，该第3程序在所述第2程序之后，指示对所述多个磁阻效应元件分别施加第2脉冲，
所述第2脉冲能够使所述多个磁阻效应元件各自的电阻值变化。
34.如权利要求28～33中任一项所述的磁阵列的控制程序，其中，
所述第1程序对所述多个磁阻效应元件分别施加第3脉冲来设定所述初始分布。
35.如权利要求28～34中任一项所述的磁阵列的控制程序，其中，
在所述初始化程序之后，还具备测量所述多个磁阻效应元件各自的电阻值的检测程序。
36.如权利要求28～35中任一项所述的磁阵列的控制程序，其中，
所述第2程序将所述多个磁阻效应元件划分为多个元件组，对所述多个元件组中的至少一个元件组施加与其他元件组不同条件的所述第1脉冲。
37.如权利要求36所述的磁阵列的控制程序，其中，
所述磁阵列的控制程序用于神经网络的控制，
使所述多个元件组分别承担所述神经网络中的不同层之间的运算。
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