CN1735943A - 使用铁磁隧道结器件的磁存储装置 - Google Patents

使用铁磁隧道结器件的磁存储装置 Download PDF

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Abstract

目的是提供一种能够确保将存储数据写入到铁磁隧道结器件并且具有低功耗的磁存储装置。在本发明中，提供一种使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，该装置构成为，通过在铁磁隧道结器件上施加写入磁力将存储数据写入该铁磁隧道结器件，并且通过检测该铁磁隧道结器件的电阻值进行写入到该铁磁隧道结器件中的存储数据的读取，其中将其构成为能够改变写入磁力的幅度。

Description

使用铁磁隧道结器件的磁存储装置
技术领域
本发明涉及使用铁磁隧道结器件的磁存储装置。
背景技术
近来，作为计算机的存储装置，一直期望可以进行高度写入、没有写入次数限制并且进一步是非易失性的存储装置。作为具有这些性能的存储装置，使用铁磁隧道结器件的磁存储装置已经引起人们的注意，该铁磁隧道结器件通过层叠固定磁化层和自由磁化层以及在其间放置的隧道势垒层形成。
这种使用铁磁隧道结器件的磁存储装置是一种利用由铁磁隧道结器件产生的巨磁阻效应的存储装置。在下列情况下该隧道势垒层的电阻值彼此不同：其中将该铁磁隧道结器件的自由磁化层磁化为与固定磁化层的磁化方向相同的方向的情况，和其中在与固定磁化层的磁化方向相反的方向磁化该自由磁化层的情况。通过利用电阻值的差，在下列两种情况下形成磁化方向的两种不同状态：其中将该自由磁化层磁化为与固定磁化层的磁化方向相同的方向的一种情况和将该自由磁化层磁化为与该固定磁化层的磁化方向相反的方向的另一种情况。该磁存储装置通过使磁化方向的这两种不同状态分别与“0”和“1”的两个存储数据相关从而存储数据。
更具体地说，使用铁磁隧道结器件的该磁存储装置在半导体衬底上设置铁磁隧道结器件，在前和后位置以及右和左位置处具有预定的空间。该磁存储装置进一步在每个铁磁隧道结器件的上部布设向着垂直于固定磁化层的磁化方向的方向延伸的位线。该磁存储装置还在每个铁磁隧道结器件的下部布设向着固定磁化层的磁化方向延伸的写入字线和读取字线。此外，该磁存储装置将写入电流产生电路连接到每个位线和每个写入字线。另一方面，该磁存储装置连接每个位线和每个读取字线之间的读取电阻检测电路。
然后，将由写入电流产生电路产生的电流分别施加给位线和写入字线，从而产生垂直于位线的位线磁力和垂直于该写入字线的字线磁力。将通过组合位线磁力和字线磁力产生的写入磁力施加给该铁磁隧道结器件的自由磁化层，以便将该自由磁化层磁化为与该固定磁化层的磁化方向相同或者相反的方向。由此，将存储数据写入铁磁隧道结器件。
另一方面，当在位线和读取字线之间施加预定电压时，基于流过该铁磁隧道结器件的电流幅度，通过读取电阻检测电路来检测隧道势垒层的电阻值。然后，基于该电阻值确定该自由磁化层的磁化方向。这样，进行该铁磁隧道结器件中存储数据的读取。
当在具有上述结构的磁存储装置中的铁磁隧道结器件中写入存储数据时，不可能在不对自由磁化层施加具有预定幅度的写入磁力的情况下磁化自由磁化层。结果，在没有写入磁力的情况下不可能将任何存储数据写入该铁磁隧道结器件。
下面借助于图9所示的存储状态说明图来进行描述。该存储状态说明图借助于表示字线磁力幅度的横轴和表示位线磁力幅度的纵轴示出了根据写入磁力的方向取得的“0”或者“1”的存储数据值，所述写入磁力方向是字线磁力和位线磁力的组合。当将写入磁力定向在横轴以上的方向时，表示存储了存储数据“0”。当将写入磁力定向在横轴以下的方向时，表示存储了存储数据“1”。
当该写入磁力存在于如存储状态说明图的中心所示的原点周围的由星形曲线所封闭的区(下文将该区称作“不可存储区”)中时，该写入磁力的幅度太小，以致于不能磁化该自由磁化层，并且将存储数据写入该铁磁隧道结器件是不可能的。
据此，常规技术设定了该写入磁力的幅度，以便该写入磁力可以位于由星形曲线封闭的不可存储区的外部，并且分别给位线和写入字线施加产生写入磁力所需的电流。
此外，为了简化写入电流产生电路，常规技术固定了在位线和写入字线中流动的电流幅度，而不考虑待写入的“0”或者“1”的存储数据值，并且仅通过位线颠倒该电流的流动方向来进行存储数据的写入。
然而，存在一种情况，其中由于该铁磁隧道结器件的制造工艺的原因，该铁磁隧道结器件的不可存储区向着存储状态说明图的上、下、右或者左移动。尽管设计成位于不可存储区的外部，但是由于写入磁力的幅度实际上在不可存储区内，因此存在存储数据不能写入该铁磁隧道结器件中的可能性。
那么，使用铁磁隧道结器件的常规磁存储装置使其能够通过对写入磁力的幅度添加一定程度的裕度、使得即使该铁磁隧道结器件的不可存储区稍微有些偏移、也能够使写入磁力作用在该自由磁化层上，从而将存储数据写入铁磁隧道结器件。该常规磁存储装置利用通过给位线和写入字线施加的具有不可改变的固定幅度的电流产生的裕度产生写入磁力。
即，由于将使用铁磁隧道结器件的常规磁存储装置构成为不能改变写入磁力幅度的结构，因此该常规磁存储装置通过使电流大于流过位线或者写入字线所需的电流而产生了太充足以致于不能磁化自由磁化层的写入磁力。从而，增加了写入时流过位线或者字线的电流，因此增加了该磁存储装置的电功耗。
据此，本发明的目的是提供一种使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，它可以改变写入磁力的幅度，以便即使当不可存储区偏移，该写入磁力的幅度也位于该铁磁隧道结器件的不可存储区的外部。
发明内容
更具体地说，构建本发明以便能够改变具有铁磁隧道结器件的磁存储装置中写入磁力的幅度，构建该装置，以便给铁磁隧道结器件施加写入磁力，从而将存储数据写入该铁磁隧道结器件中，并且检测该铁磁隧道结器件的电阻值，以便进行写入该铁磁隧道结器件中的存储数据的读取。
通过借助于可变电压源改变用于产生写入磁力的电流，使写入磁力的幅度改变，或者使该幅度能够从外部进行设定。此外，通过检测能够写入存储数据的多个写入磁力的幅度、并且通过比较所读取的写入铁磁隧道结器件中的存储数据与所写入的存储数据，使写入磁力的幅度设定在写入时电功耗变成最小的值。
附图说明
图1是铁磁隧道结器件的说明图。
图2是使用铁磁隧道结器件的磁存储装置的说明图。
图3是铁磁隧道结器件的等效电路的电路图。
图4是写入电流产生电路的电路图。
图5是另一个写入电流产生电路的电路图。
图6是另一个写入电流产生电路的电路图。
图7是另一个写入电流产生电路的电路图。
图8是写入电流的决定方法的说明图。
图9是铁磁隧道结器件的状态说明图。
具体实施方式
根据本发明，使用铁磁隧道结器件的磁存储装置在半导体衬底上形成多个铁磁隧道结器件，在前和后位置以及右和左位置处具有预定空间。该磁存储装置在每个铁磁隧道结器件的上部进一步布设位线，该位线向着垂直于固定磁化层的磁化方向的方向延伸。该磁存储装置还在每个铁磁隧道结器件的下部布设写入字线和读取字线，这些字线都向着固定磁化层的磁化方向延伸。此外，该磁存储装置将写入电流产生电路连接到每个位线和写入字线。另一方面，该磁存储装置将读取电阻检测电路连接在每个位线和每个读取字线之间。
然后，将由写入电流产生电路产生的电流分别施加给位线和写入字线，从而产生垂直于位线的位线磁力和垂直于该写入字线的字线磁力。将通过组合位线磁力和字线磁力产生的写入磁力施加给该铁磁隧道结器件的自由磁化层，以便将该自由磁化层磁化为与该固定磁化层的磁化方向相同或者相反的方向。由此，将存储数据写入铁磁隧道结器件。
另一方面，当在位线和读取字线之间施加预定电压时，基于流过该铁磁隧道结器件的电流幅度，通过读取电阻检测电路来检测隧道势垒层的电阻值。然后，基于该电阻值确定该自由磁化层的磁化方向。这样，进行铁磁隧道结器件中存储数据的读取。
如上所述，使用铁磁隧道结器件的磁存储装置构成如下。即，该磁存储装置通过使写入磁力作用在铁磁隧道结器件上从而将存储数据写入铁磁隧道结器件。此外，该磁存储装置检测铁磁隧道结器件的电阻值，以便进行在该铁磁隧道结器件中写入的存储数据的读取。
此外，根据本发明的写入电流产生电路构成为能够将流过位线或者写入字线的电流的电流值增加或者降低到预先设定值。由此，将写入电流产生电路构成为能够改变使其作用在铁磁隧道结器件上的写入磁力的幅度。
通过连接到写入电流产生电路的控制电路设定将在这种写入电流产生电路中产生的写入磁力的幅度。
然后，利用该控制电路使其能够基于来自外部的设定信号设定写入磁力的幅度，并且使写入磁力的设定幅度存储在设置在控制电路内部的存储器中。
此外，将控制电路构成为在将存储数据写入铁磁隧道结器件之后能够从该铁磁隧道结器件读取存储数据、并且能够进行借助于彼此具有不同幅度的多片写入磁力的多个部分通过比较所写入的存储数据和所读取的存储数据来确定是否可以进行写入存储数据的处理、此后将写入磁力的幅度设定为在写入磁力的可写入部分的幅度中电功耗在写入时变得最小的值。
如上所述，使本发明的写入磁力的幅度可变。结果，即使当铁磁隧道结器件的不可存储区偏移时，通过改变写入磁力的幅度，也可以使写入磁力的幅度位于不可存储区的外部，因此，可以确保存储数据写入铁磁隧道结器件中。
此外，由于可以从外部设定写入磁力的幅度，因此即使当写入磁力的最佳幅度由于外部磁场的影响、铁磁隧道结器件及其周边器件的恶化、工作温度等而改变，也可以从该装置的外部设定写入磁力的幅度。由此，可以确保该铁磁隧道结器件写入存储数据。
此外，由于使其能够将写入磁力的幅度设定为在磁力的可写入部分的幅度中使电功耗在写入时变成最小的值，因此可以降低磁存储装置电功耗。
下面，参考附图描述本发明的具体实施例。
根据本发明的磁存储装置1采用用于存储例如两片存储数据“0”和“1”的作为存储器件的铁磁隧道结器件2。
首先，描述该铁磁隧道结器件2的结构。如图1所示，通过层叠薄膜状固定磁化层3和薄膜状自由磁化层4并且在其间放置隧道势垒层5而构成铁磁隧道结器件2。
于此，固定磁化层3由铁磁体(例如CoFe)构成，并且总是磁化为固定方向。此外，自由磁化层4由铁磁体(例如NiFe)构成，并且磁化为与固定磁化层3的磁化方向相同(平行方向)或者相反(反平行方向)的方向。此外，隧道势垒层5由绝缘体(例如Al2O3)构成。
接着，描述使用铁磁隧道结器件2的磁存储装置1的结构。在该磁存储装置1中，如图2所示，多个铁磁隧道结器件2形成在半导体衬底上，前后位置和左右位置具有预定空间。在每个铁磁隧道结器件2之上布设在垂直于固定磁化层3的磁化方向延伸的位线6。在每个铁磁隧道结器件2的下面布设向着每个固定磁化层3的磁化方向延伸的写入字线7和读取字线8。此外，在每个位线6和每个写入字线7的两个端部，分别连接写入电流产生电路9。另一方面，读取电阻检测电路10与位线6连接。
每个铁磁隧道结器件2具有图3所示的结构，图3示出了作为等效电路的结构。栅极晶体管11和可变电阻12彼此串联连接在每个位线6和每个读取字线8之间。将可变电阻12设置在位线6和写入字线7交叉的部分。
然后，通过流过写入字线7的电流而产生垂直于写入字线7的字线磁力13、并且通过流过位线6的电流而产生垂直于位线6的位线磁力14、然后通过使写入磁力15作用在自由磁化层4上(参见图1)，从而进行每个铁磁隧道结器件2的数据写入，所述写入磁力15是通过字线磁力13和位线磁力14组合而得到的。
另一方面，通过从隧道势垒层5到位线6流过读取字线8的电流导通栅极晶体管11、并且通过基于该电流值利用读取电阻检测电路10来检测隧道势垒层5的电阻值、进一步通过基于该电阻值是高于参考值还是低于参考值来确定所存储的数据，从而从每个铁磁隧道结器件2中读取数据。
如图2所示，多个这样的铁磁隧道结器件2以格状图形排列在半导体衬底上。对该多个铁磁隧道结器件2中的一个进行数据的上述写入或者读取。
即，构成磁存储装置1，以便借助于用于在行方向选择铁磁隧道结器件2的行地址解码器16和用于在列方向选择铁磁隧道结器件2的列地址解码器17来选择铁磁隧道结器件2之一。行地址解码器16和列地址解码器17分别通过行地址信号线19和列地址信号线20连接到控制电路18。基于来自控制电路18的行地址信号和列地址信号控制行地址解码器16和列地址解码器17。
控制电路18通过写入控制信号线21-24连接到写入电流产生电路9，并且通过读取数据输入线25连接到读取电阻检测电路10。此外，8位的外部控制信号线26连接到控制电路18。顺便提及，将读取电阻检测电路10通过读出线27(sense line)连接到列地址解码器16。
构成写入电流产生电路9，使其能够基于来自控制电路18的写入控制信号21-24通过增加或者降低流过位线6和写入字线17的电流而改变写入磁力15的幅度。下面描述写入电流产生电路9的具体结构。顺便提及，下面仅描述用于增加或者降低流过位线6的电流的电路，但是同样的电路连接到写入字线7。
在写入电流产生电路9中，如图4所示，p型FET 28和n型FET 29连接到位线6的一端，p型FET 30和n型FET 31连接到位线6的另一端。此外，写入控制信号21和22连接到FET 28-31的栅极。另外，可变电压源32-35连接在FET 28-31和电源VDD或者地GND之间，写入控制信号21和22也连接到这些可变电压源32-35。
接着，写入电流产生电路9基于写入控制信号21和22仅导通成对的p型FET 28和n型FET 31或者成对的n型FET 29和p型FET 30。而且，写入电流产生电路9基于写入控制信号21和22通过改变可变电压源32-35的电压而改变FET 28-31的源极电压和基极偏置，由此写入电流产生电路9改变流过位线6的电流的电流值。如此改变了流过位线6的电流的电流值，因此改变了位线磁力14的幅度。同样，改变了流过写入字线7的电流的电流值，从而改变了字线磁力13的幅度。结果，改变了写入磁力15的幅度，该写入磁力15是字线磁力13和位线磁力14的组合。
顺便提及，可变电压源32-35通过写入控制信号21和22连接到控制电路18，并且可以通过控制电路18控制可变电压源32-35。然而，可以构造可变电压源32-35，使其能够手工调节。
作为能够通过上述方式改变写入磁力15幅度的写入电流产生电路，还可以采用图5-7所示的结构。
在图5所示的写入电流产生电路9a中，连接到电源VDD的p型FET36和连接到地GND的n型FET 37与位线6的一端连接，连接到电源VDD的p型FET 38和连接到地GND的n型FET 39与位线6的另一端连接。此外，写入控制信号21和22连接到FET 36-39的栅极。此外，可变电压源40-43连接到FET 36-39的栅极，并且写入控制信号21和22也连接到这些可变电压源40-43。
那么，写入电流产生电路9a基于写入控制信号21和22仅导通成对的p型FET 36和n型FET 39或者成对的n型FET 37和p型FET 38。而且，写入电流产生电路9a基于写入控制信号21和22通过改变可变电压源40-43的电压而改变FET 36-39的基极偏置，从而该写入电流产生电路9a改变流过位线6的电流的电流值。通过与上述方式类似的方式改变写入磁力15的幅度。顺便提及，可以构造可变电压源40-43，使其在这种情况下也能够手工调节。
在图6所示的写入电路产生电路9b中，连接到电源VDD的p型FET44和连接到地GND的n型FET 45与位线6的一端连接，连接到电源VDD的p型FET 46和连接到地GND的n型FET 47与位线6的另一端连接。此外，可变电压源48和49分别与FET 44和45以及FET 46和47的栅极连接。写入控制信号21和22分别与可变电压源48和49连接。
那么，写入电路产生电路9b基于写入控制信号21和22仅导通成对的p型FET 36和n型FET 39或者成对的n型FET 37和p型FET 38。而且，写入电流产生电路9b基于写入控制信号21和22通过改变可变电压源48和49的电压而改变了将施加给FET 44-47的栅极的电压，从而该写入电流产生电路9b改变了流过位线6的电流的电流值。以与上述方式类似的方式改变写入磁力15的幅度。顺便提及，在这种情况下，也可以将可变电压源48和49构建为能够手工调节。
在图7所示的写入电流产生电路9c中，连接到电源VDD的p型FET50和连接到地GND的n型FET 51以及连接到电源VDD的p型FET 52和连接到地GND的n型FET 53与位线6的一端连接。而且，连接到电源VDD的p型FET 54和连接到地GND的n型FET 55以及连接到电源VDD的p型FET 56和连接到地GND的n型FET 57与位线6的另一端连接。此外，开关电路58和59分别与FET 50-53和FET 54-57的栅极连接。写入控制信号21和22分别与开关电路58和59连接。
那么，写入电流产生电路9c仅导通p型FET 50和52以及n型FET55和57的一个或者两个，或者仅导通n型FET 51和53以及p型FET 54和56中的一个或者两个，这些通过开关电路58和59基于写入控制信号21和22来进行选择。由此，改变流过位线6的电流值，并且以与上述方式类似的方式改变写入磁力15的幅度。顺便提及，在这种情况下，也可以将开关电路58和59构建为能够手工调节。
8位的外部控制信号线26与上述控制电路18连接，并且控制电路18基于从外部控制信号线26输入的外部控制信号产生写入控制信号线21-24。此外，将外部控制信号存储在内置在控制电路18中的存储器中。即，通过外部控制信号产生写入控制信号线21-24，并且通过改变流过位线6和写入字线7的电流值从外部改变写入磁力15的幅度。顺便提及，用于存储外部控制信号的存储器并不限于内置在控制电路18中的存储器，该存储器可以是与控制电路18的外部连接的存储器，或者可以是易失性存储器或者非易失性存储器，还可以是起非易失性存储器作用的器件，例如熔丝。
此外，构建控制电路18，以便将写入磁力的幅度设定到写入时电功耗变成小的数值。
即，控制电路18判定通过改变流过位线6和写入字线7的电流值而改变写入磁力15的幅度、利用写入磁力15的每个部分(piece)的幅度是否能够将存储数据写入铁磁隧道结器件2中。结果，存储了能够进行存储数据写入的写入磁力15的多个部分的幅度。此外，计算用于产生写入磁力15的各部分的幅度所需的电功耗的部分，此后，在电功耗变成最小的情况下，借助于写入磁力15进行存储数据的写入。
例如，参考图8描述确定写入存储数据“0”时的写入磁力15的幅度的情况。可以以每个ΔIBL设定通过控制电路18的写入控制信号流过位线6的电流的电流值，并且可以每个ΔIWL设定流过写入字线7的电流值。首先，预先在铁磁隧道结器件2中写入存储数据“1”。
接着，将流过写入字线的电流值设定为最小值ΔIWL，将流过位线6的电流值设定为最大值。然后，在这种状态下通过写入磁力15写入存储数据“0”(图8中通过符号A表示写入磁力)。
接着，从铁磁隧道结器件2读取存储数据，然后将所读取的存储数据与写入的存储数据“0”比较。当读取的存储数据与写入的存储数据“0”相同时，确定可以在该写入磁力15的幅度下进行存储数据的写入。然后，基于流过位线6和写入字线7的电流值计算写入时的电功耗，并且存储得到的值。
接着，再次在铁磁隧道结器件2中写入存储数据“1”。此后，在将流过写入字线的电流值固定为ΔIWL的同时，从最大值将流过位线6的电流值降低ΔIBL的格(stage)，在每个台阶(step)，通过写入磁力15在该状态下写入存储数据“0”，并且从该铁磁隧道结器件2读取该存储数据。将所读取的存储数据与写入的存储数据“0”比较。重复该操作，直到所读取的数据不是写入的存储数据“0”，即直到在写入磁力15(图8中由符号B表示的写入磁力)的幅度下不能写入存储数据。
接着，在固定流过位线的电流值的同时，将流过写入字线7的电流值增加ΔIWL格。在每个台阶，在该状态下通过写入磁力15写入存储数据“0”，并且从铁磁隧道结器件2读取该存储数据。将所读取的存储数据与写入的存储数据“0”比较。重复该操作，直到所读取的存储数据变为与所写入的存储数据“0”相同，即直到在该写入磁力15(图8中由符号C表示的写入磁力)的幅度写入存储数据成为可能。
接着，基于在可写入时流过位线6和写入字线7的电流值计算写入时的电功耗，并且存储所得到的结果。
如上所述，通过逐渐降低流过位线6的电流值，将状态从可写入状态改变到不能写入状态。接着，通过逐渐增加流过写入字线7的电流值，将状态从不能写入状态改变到可写入状态。然后计算可写入状态的电功耗。重复这个过程。由此，如图8所示，在由符号A-G表示的写入磁力15的各部分中确定由符号A、C、E和G表示的写入磁力15的各部分是可写入的。然后，在写入磁力15的部分中选择写入时(例如由符号E表示的写入磁力)具有最小电功耗的写入磁力15。
顺便提及，上面已经描述了图8的第一象限，并且同样也可以描述第二象限。此外，同样也可以描述存储数据“1”的情况。
此外，尽管已经描述了一个铁磁隧道结器件2的情况，但是同样也可以描述所有铁磁隧道结器件2。那么，可以在写入磁力15的可写入部分中对所有的铁磁隧道结器件2设定具有最小电功耗的写入磁力15的幅度。否则，可以通过存储对于每个铁磁隧道结器件2的具有最小电功耗的写入磁力15的幅度、改变对于每个铁磁隧道结器件2的写入磁力15的幅度。在这种情况下，可以进一步降低磁存储装置1的整个装置的电功耗。
工业实用性
(1)在根据权利要求1的本发明中，由于使写入磁力的幅度可改变，因此当铁磁隧道结器件的不可存储区产生偏移时，可以通过改变写入磁力的幅度而使写入磁力的幅度位于不可存储区的外部。结果，可以确保存储数据写入铁磁隧道结器件。
(2)在根据权利要求2的本发明中，通过使用可变电压源来改变用于产生写入磁力的电流，使写入磁力的幅度能够改变。结果，可以利用简单的结构确保存储数据写入铁磁隧道结器件中。
(3)在根据权利要求3的本发明中，由于可以从外部设定写入磁力的幅度，因此即使当最佳的写入磁力的幅度由于受到外部磁场的影响、铁磁隧道结器件及其周边元件的退化、工作温度等改变时，也可以从装置的外部自由设定写入磁力的幅度。由此，可以确保存储数据写入铁磁隧道结器件。
(4)在根据权利要求4的本发明中，将写入磁力的幅度设定到在磁力的可写入部分的幅度中、写入时电功耗变成最小值的值。结果可以降低磁存储装置的电功耗。

Claims (4)

1.一种使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，该装置构建为通过在所述铁磁隧道结器件上施加写入磁力将存储数据写入所述铁磁隧道结器件、并且通过检测所述铁磁隧道结器件的电阻值进行在所述铁磁隧道结器件中写入的存储数据的读取，
所述磁存储装置的特征在于，构成铁磁隧道结器件，以便能够改变所述写入磁力的幅度。
2.根据权利要求1的使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，其特征在于，所述写入磁力的幅度被配置成能够通过借助于可变电压源来改变用于产生所述写入磁力的电流而进行改变。
3.根据权利要求1或2的使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，其特征在于，所述写入磁力的幅度被配置成能够从外部设定。
4.根据权利要求1或2的使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，其特征在于，所述写入磁力的幅度被配置成通过检测能够写入存储数据的多个写入磁力的幅度并且通过比较所读取的写入到所述铁磁隧道结器件中的存储数据与所述写入的存储数据而被设定在写入时电功耗变成最小的值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101887745A (zh) * 2009-05-13 2010-11-17 海力士半导体有限公司 半导体存储设备

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3808802B2 (ja) 2002-06-20 2006-08-16 株式会社東芝 磁気ランダムアクセスメモリ
JP3863484B2 (ja) * 2002-11-22 2006-12-27 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ
US7085183B2 (en) * 2004-07-13 2006-08-01 Headway Technologies, Inc. Adaptive algorithm for MRAM manufacturing
JP4891092B2 (ja) * 2004-12-01 2012-03-07 日本電気株式会社 磁気ランダムアクセスメモリ、その動作方法及びその製造方法
US7755931B2 (en) 2005-08-02 2010-07-13 Nec Corporation Magnetic random access memory and operation method thereof
US8089803B2 (en) 2005-10-03 2012-01-03 Nec Corporation Magnetic random access memory and operating method of the same
JP2007294592A (ja) * 2006-04-24 2007-11-08 Sony Corp 記憶装置の駆動方法
KR100755409B1 (ko) 2006-08-28 2007-09-04 삼성전자주식회사 저항 메모리 소자의 프로그래밍 방법
KR101407643B1 (ko) * 2007-11-27 2014-06-13 삼성전자주식회사 멀티 비트 메모리 소자와 그 동작방법
US8072785B2 (en) * 2007-12-27 2011-12-06 Tdk Corporation Switching power supply unit
JP2009259316A (ja) * 2008-04-14 2009-11-05 Toshiba Corp 半導体記憶装置
US10872662B2 (en) 2019-02-19 2020-12-22 Samsung Electronics Co., Ltd 2T2R binary weight cell with high on/off ratio background

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5703805A (en) 1996-05-08 1997-12-30 Motorola Method for detecting information stored in a MRAM cell having two magnetic layers in different thicknesses
JP3679593B2 (ja) * 1998-01-28 2005-08-03 キヤノン株式会社 磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法
JP2000208831A (ja) * 1999-01-18 2000-07-28 Sony Corp 磁気抵抗素子及びこれを用いた磁気デバイス
US6381171B1 (en) * 1999-05-19 2002-04-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic element, magnetic read head, magnetic storage device, magnetic memory device
JP3693247B2 (ja) * 1999-09-27 2005-09-07 松下電器産業株式会社 磁気抵抗効果記憶素子およびその製造方法
JP2001196661A (ja) * 1999-10-27 2001-07-19 Sony Corp 磁化制御方法、情報記憶方法、磁気機能素子および情報記憶素子
US6198655B1 (en) * 1999-12-10 2001-03-06 The Regents Of The University Of California Electrically addressable volatile non-volatile molecular-based switching devices
JP3593652B2 (ja) * 2000-03-03 2004-11-24 富士通株式会社 磁気ランダムアクセスメモリ装置
US6272040B1 (en) * 2000-09-29 2001-08-07 Motorola, Inc. System and method for programming a magnetoresistive memory device
US6590803B2 (en) * 2001-03-27 2003-07-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory device
JP3701886B2 (ja) * 2001-04-27 2005-10-05 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 記憶回路ブロック及びアクセス方法
JP3769241B2 (ja) * 2002-03-29 2006-04-19 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ
JP3863484B2 (ja) * 2002-11-22 2006-12-27 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101887745A (zh) * 2009-05-13 2010-11-17 海力士半导体有限公司 半导体存储设备
CN101887745B (zh) * 2009-05-13 2013-08-21 海力士半导体有限公司 半导体存储设备

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DE60327518D1 (de) 2009-06-18
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KR20040093149A (ko) 2004-11-04
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