DE102014103276A1 - Architektur für magnetische Speicher mit magnetischen Tunnelkontakten, die auf Spin-Bahn-Wechselwirkung basierendes Schalten verwendet - Google Patents

Architektur für magnetische Speicher mit magnetischen Tunnelkontakten, die auf Spin-Bahn-Wechselwirkung basierendes Schalten verwendet Download PDF

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Alexey Vasilyevitch Khvalkovskiy
Dmytro Apalkov
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Abstract

Ein magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') weist Speicher-Array-Kacheln (MATs) (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300'''''), Zwischenschaltkreise, globale Bitleitungen und globale Schaltkreise auf. Jede MAT (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') weist Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330'''''), Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') und magnetische Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') auf, welche (einen) magnetische(n) Kontakt(e) (110, 192, 212–212'''''', 312–312'''''), (eine) Auswahlvorrichtung(en) (104, 194, 214–214'''''', 314–314''''') und wenigstens einen Teil einer aktiven Spin-Bahn-Wechselwirkungs(SO)-Schicht (122) benachbart zu dem (den) magnetischen Kontakt(en) haben. Die aktive SO-Schicht (122) übt ein SO-Drehmoment auf den (die) magnetischen Kontakt(e) (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') aufgrund eines Präkonditionierungsstroms, welcher durch die aktive SO-Schicht hindurchtritt, aus. Der (die) magnetische Kontakt(e) (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') ist (sind) programmierbar unter Verwendung von Schreibstrom (Schreibströmen), welche durch den (die) magnetischen Kontakt(e) (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') getrieben werden und den Präkonditionierungsstrom. Die Bit(184, 230–230'''''', 330–330''''')- und Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') entsprechen den magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310'''''). Die Zwischenschaltkreise steuern Lese- und Schreiboperationen innerhalb der MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300'''''). Jede globale Bitleitung (162, 164, 166, 168, 166', 168') entspricht einem Abschnitt der MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300'''''). Die globalen Schaltkreise wählen aus und treiben Abschnitte der globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168') für Leseoperationen und Schreiboperationen.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorzug der vorläufigen Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/785,908, welche am 14. März 2013 eingereicht wurde, welche den Titel „Architektur für magnetische Speicher mit magnetischen Tunnelkontakten, die auf Spin-Bahn-Wechselwirkung basierendes Schalten verwendet” trägt, welche dem Begünstigten der vorliegenden Anmeldung abgetreten wurde und hierin durch Bezugnahme mit eingebunden ist. Diese Anmeldung beansprucht auch den Vorzug der vorläufigen Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/798,578, welche am 15. März 2013 eingereicht wurde, welche den Titel Architektur für magnetische Speicher mit magnetischen Tunnelkontakten, die auf Spin-Bahn-Wechselwirkung basierendes Schalten verwendet trägt, welche dem Begünstigten der vorliegenden Anmeldung abgetreten wurde und hierin durch Bezugnahme mit eingebunden ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Magnetische Speicher, insbesondere magnetische Direktzugriffsspeicher (MRAMs = Magnetic Random Access Memories), haben aufgrund ihres Potenzials für eine hohe Lese-/Schreibgeschwindigkeit, einer exzellente Standfestigkeit, einer Nichtflüchtigkeit und einer niedrige Leistungsaufnahme während des Betriebs zunehmendes Interesse auf sich gezogen. Ein MRAM kann Informationen unter Verwendung magnetischer Materialien als ein Informationsaufzeichnungsmedium speichern. Ein Typ von MRAM ist ein Spin-Transfer-Drehmoment-Direktzugriffsspeicher (STT-RAM = Spin Transfer Torque Random Access Memory). STT-RAM verwendet magnetische Kontakte, welche wenigstens teilweise durch einen Strom, welcher durch den magnetischen Kontakt getrieben wird, geschrieben bzw. beschrieben werden. Ein Spin-polarisierter Strom, welcher durch den magnetischen Kontakt getrieben wird, übt ein Spin-Drehmoment auf die magnetischen Momente in dem magnetischen Kontakt aus. Als ein Ergebnis kann (können) (eine) Schicht(en), welche magnetische Momente hat (haben), welche auf das Spin-Drehmoment ansprechen, in einen erwünschten Zustand geschaltet werden. Es ist erwünscht, dass ein herkömmlicher STT-RAM die schnelle Lese- und Schreibgeschwindigkeit des SRAM, die Kapazität und Kostenvorteile des DRAM und die Nichtflüchtigkeit von Flashspeicher (Standby-Leistung von 0) gekoppelt mit einer im Wesentlichen unbeschränkten Standhaftigkeit (beispielsweise größer als 1015-Zyklen) kombiniert. Wie untenstehend beschrieben ist, verwendet der STT-RAM einen bi-direktionalen Strom, um Daten zu schreiben. Solche Schreiboperationen können ohne eine Assistenz von einem Magnetfeld, Wärme oder anderen Energiequellen durchgeführt werden. Demzufolge kann der STT-RAM die geringste Schreibenergie von aufkommenden Speichertechnologien haben.
  • Beispielsweise stellen die 1 bis 2 einen herkömmlichen magnetischen Tunnelkontakt (MTJ = Magnetic Tunneling Junction) 10 dar, wie er in einem herkömmlichen STT-RAM 50 verwendet werden kann. 1 ist ein Diagramm des herkömmlichen MTJ 10, während 2 das Schaltbild des Teils des herkömmlichen STT-RAM 50 darstellt, welcher den herkömmlichen MTJ 10 aufweist. Der herkömmliche MTJ 10 befindet sich typischerweise an einem Bodenkontakt 11, verwendet (eine) herkömmliche Keimschicht(en) 12 und weist eine herkömmliche antiferromagnetische (AFM = antiferromagnetic) Schicht 14, eine herkömmliche gepinnte oder Referenzschicht 16, eine herkömmliche Tunnelsperrschicht 18, eine herkömmliche freie Schicht 20 und eine herkömmliche Deckschicht 22 auf. Ebenso ist ein oberer Kontakt 24 gezeigt. Ein oberer und ein unterer Kontakt können mit der Auswahlvorrichtung 62, welche in 2 dargestellt ist, gekoppelt sein.
  • Der herkömmliche STT-RAM 50 weist eine herkömmliche magnetische Speicherzelle 60 auf, welche den herkömmlichen MTJ 10 und eine Auswahlvorrichtung 62 aufweist. Die Auswahlvorrichtung 62 ist im Allgemeinen ein Transistor wie beispielsweise ein NMOS-Transistor und weist eine Drain 66, eine Source 64 und ein Gate 68 auf. Ebenso dargestellt sind eine Wortleitung 72, eine Bitleitung 74 und eine Sourceleitung 70. Die Wortleitung 72 ist rechtwinklig zur Bitleitung 74 orientiert. Die Sourceleitung 70 ist typischerweise entweder parallel oder rechtwinklig zu der Bitleitung 74 abhängig von der spezifischen Architektur, welche für den herkömmlichen STT-RAM 1 verwendet wird. Die Bitleitung 74 ist mit dem MTJ 10 verbunden, während die Sourceleitung mit der Source 64 der Auswahlvorrichtung 62 verbunden ist. Die Wortleitung 72 ist mit dem Gate 68 verbunden.
  • Der herkömmliche STT-RAM 50 programmiert die magnetische Speicherzelle 60 durch ein Treiben eines bi-direktionalen Stroms durch die Zelle 60. Insbesondere ist der MTJ 10 konfiguriert, um änderbar zwischen einem Hoch- und einem Niedrig-Widerstandszustand zu sein, und zwar durch einen Strom, welcher durch den herkömmlichen MTJ 10 fließt. Beispielsweise kann der MTJ 10 ein magnetischer Tunnelkontakt (MTJ = Magnetic Tunneling Junction) oder eine andere magnetische Struktur sein, welche unter Verwendung des Spin-Transfer-Effekts beschrieben werden kann. Typischerweise wird dies erreicht durch ein Sicherstellen, dass der MTJ 10 beispielsweise eine ausreichend kleine Querschnittsfläche hat, sowie andere Merkmale, welche zum Schalten unter Verwendung des Spin-Transfer-Effekts erstrebenswert sind. Wenn die Stromdichte ausreichend groß ist, können die Ladungsträger beziehungsweise Stromträger, welche durch den MTJ 10 getrieben werden, ausreichend Drehmoment auswirken, um den Zustand des MTJ 10 zu ändern. Wenn der Schreibstrom in eine Richtung getrieben wird, kann der Zustand von einem Niedrig-Widerstandszustand zu einem Hoch-Widerstandszustand geändert werden. Wenn der Schreibstrom durch den MTJ 10 in der entgegengesetzten Richtung hindurch passiert wird, kann der Zustand von einem Hoch-Widerstandszustand zu einem Niedrig-Widerstandszustand geändert werden.
  • Während Schreiboperationen ist die Wortleitung 72 high beziehungsweise hoch und schaltet die Auswahlvorrichtung 62 an. Der Schreibstrom fließt entweder von der Bitleitung 74 zu der Sourceleitung 70 oder umgekehrt, abhängig von dem Zustand, welcher zu der magnetischen Speicherzelle 60 zu schreiben ist. Das magnetische Moment 21 der herkömmlichen freien Schicht 20 kann demnach geändert werden. Während Leseoperationen wählt der Spaltendecoder (nicht gezeigt) die erwünschten Bitleitungen 74 aus. Ein Zeilendecoder (nicht gezeigt in 2) aktiviert ebenso die angemessene(n) Wortleitung(en) 72. Demnach ist die Wortleitung 72 high, die Auswahlvorrichtung 62 aktivierend. Demzufolge fließt ein Lesestrom von der Bitleitung 74 zu der Sourceleitung 70. Zusätzlich zu dem Lesestrom (IData in 2), welcher durch die Zelle fließt, welche gelesen wird, werden ebenso Referenzströme durch Referenzwiderstände (in 2 nicht gezeigt) getrieben. Die Ausgangssignale sind für einen Leseverstärker (nicht gezeigt) vorgesehen.
  • Obwohl der herkömmliche MTJ 10 und der STT-RAM 50 unter Verwendung von Spin-Transfer beschrieben werden können und in einem STT-RAM verwendet werden können, gibt es Nachteile. Beispielsweise können die Schreibfehlerraten höher als erwünscht sein für Speicher, welche eine akzeptable Pulsbreite haben. Die Schreibfehlerrate (WER = Write Error Rate) ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Zelle 60 (das heißt die Magnetisierung 21 der freien Schicht 20 des herkömmlichen magnetischen Kontakts) nicht geschaltet wird, wenn sie einem Strom ausgesetzt wird, welcher wenigstens gleich zu dem typischen Schaltstrom ist. Es ist erwünscht, dass die WER 10–9 oder weniger ist. Eine WER von 10–21 ist erwünscht, um kompatibel mit einem DRAM zu sein. Es können jedoch sehr hohe Ströme benötigt werden, um ein Schalten der herkömmlichen freien Schicht 20 bei diesem WER-Wert zu erreichen. Zusätzlich wurde bestimmt, dass die WER eine Herausforderung zum Verbessern für kürzere Schreibstrompulse sein kann. Für höhere Pulsbreiten hat die WER gegenüber der Spannung, welche an den MTJ 10 angelegt wird, eine höhere Steigung. Demnach kann eine Anwendung einer höheren Spannung für dieselbe Pulsbreite eine signifikante Verringerung in der WER mit sich bringen. Wenn sich jedoch die Pulsbreite verkürzt, verringert sich die Steigung der WER-Kurven. Für eine abnehmende Pulsbreite ist weniger wahrscheinlich, dass eine Zunahme in der Spannung und/oder dem Strom eine Verringerung in der WER mit sich bringt. Bei ausreichend kurzen Pulsen führen auch hohe Spannungen/Ströme nicht zu einer geringeren Fehlerrate. Demzufolge können Speicher, welche den herkömmlichen MTJ 10 einsetzen eine unakzeptabel hohe WER haben, welche nicht durch einen Anstieg in der Spannung geheilt werden kann.
  • Weiterhin werden, obwohl ein einzelner magnetischer Tunnelkontakt in 1 gezeigt ist, oft duale magnetische Tunnelkontakte verwendet, um ein ausreichend hohes Spin-Übertragsdrehmoment zum Schalten zu erhalten. Der duale magnetische Tunnelkontakt hat eine einzelne freie Schicht, welche durch zwei Tunnelsperrschichten sandwichartig eingeschlossen ist. Jede Tunnelsperrschicht ist zwischen der freien Schicht und einer Referenzschicht. Die zweite (obere) Tunnelsperrschicht eines dualen magnetischen Tunnelkontakts kann eine Herausforderung bezüglich des Wachstums mit einer angemessenen Kristallstruktur sein. Weiterhin haben, um solch ein hohes Drehmoment zu erhalten, die Referenzschichten ihre magnetischen Momente in entgegengesetzten Richtungen fixiert. Als ein Ergebnis gibt es eine Auslöschung des Magnetwiderstands, was das Lesesignal niedriger macht. Solch eine Verringerung im Signal ist unerwünscht.
  • Darüber hinaus ist es wünschenswert, einen STT-RAM vorzusehen, welcher skalierbar ist und ausreichend schnelle Zugriffszeiten hat, um eine Entwicklung als ein nichtflüchtiger Speicher einer nächsten Generation fortzusetzen. Ein Bereitstellen solch eines Speichers mit den obigen beschriebenen Herausforderungen kann schwierig oder unmöglich sein.
  • Demzufolge ist das, was benötigt wird, ein Verfahren und ein System, welches die Leistungsfähigkeit der Spin-Transfer-Drehmoment-basierten Speicher verbessern kann. Das Verfahren und System, welche hierin beschrieben werden, adressieren solch eine Notwendigkeit.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Verfahren und ein System sehen einen magnetischen Speicher vor, welcher Speicheranordnungs- beziehungsweise Speicherarray-Kacheln beziehungsweise -Kacheln (MATs = Memory Array Tiles), Zwischenschaltkreise, globale Bitleitungen und globale Schaltkreise aufweist. Jede MAT weist Bitleitungen, Wortleitungen und magnetische Speicherzellen, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt, wenigstens eine Auswahlvorrichtung und wenigstens einen Teil einer aktiven Spin-Bahn-Wechselwirkungs(SO)-Schicht benachbart zu dem (den) magnetischen Kontakt(en) haben. Die aktive SO-Schicht ist konfiguriert, um ein SO-Drehmoment auf wenigstens einen Teil des (der) magnetischen Kontakt(e) auszuüben aufgrund eines SO-Stroms, welcher durch die aktive SO-Schicht hindurchtritt. Der (die) magnetische(n) Kontakt(e) ist (sind) programmierbar unter Verwendung von Schreibstrom (Schreibströmen), welcher (welche) durch den (die) magnetischen Kontakt(e) getrieben werden und den SO-Strom. Die Bitleitungen und die Wortleitungen entsprechen den magnetischen Speicherzellen. Die Zwischenschaltkreise steuern Lese- und Schreiboperationen innerhalb der MATs. Jede globale Bitleitung entspricht einem Abschnitt der MATs. Die globalen Schaltkreise wählen aus und treiben einen Abschnitt der globalen Bitleitungen für die Lese- und Schreiboperationen.
  • Gemäß dem Verfahren und System, welche hierin offenbart sind, sieht die vorliegende Erfindung einen magnetischen Speicher vor, welcher eine hierarchische Architektur einsetzt und welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Wechselwirkung in Verbindung mit einem Spin-Transfer-Drehmoment beschrieben werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG VON EINIGEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
  • 1 stellt einen herkömmlichen magnetischen Kontakt dar.
  • 2 stellt einen Abschnitt eines herkömmlichen Spin-Transfer-Drehmoment-Direktzugriffsspeichers dar.
  • 3 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Kontakts dar, welcher unter Verwendung von Spin-Bahn-Wechselwirkung geschaltet wird.
  • 4 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 5 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 6 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 7 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 8 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 9 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 10 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufsdiagramms für eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt, dar.
  • 11 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 12 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufsdiagramms für eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt, dar.
  • 13 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 14 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufsdiagramms für eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt, dar.
  • 15 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 16 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufsdiagramms für eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt, dar.
  • 17 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 18 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufsdiagramms für eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt, dar.
  • 19 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 20 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 21 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 22 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufsdiagramms für eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt, dar.
  • 23 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 24 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufsdiagramms für eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt, dar.
  • 25 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 26 stellt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 27 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Bereitstellen einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers darstellt, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt.
  • 28 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Programmieren (eines) magnetischen (magnetischer) Kontakt(e) darstellt, welche unter Verwendung einer Spin-Bahn-Wechselwirkung geschaltet werden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die beispielhaften Ausführungsformen beziehen sich auf magnetische Speicher sowie magnetische Kontakte, welche als solche magnetische Speicher verwendbar sind. Die folgende Beschreibung wird präsentiert, um einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden, und sie ist vorgesehen im Zusammenhang einer Patentanmeldung und ihrer Anforderungen. Verschiedene Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen und der generischen Prinzipien und Merkmale, welche hierin beschrieben werden, werden leicht offensichtlich sein. Die beispielhaften Ausführungsformen sind hauptsächlich hinsichtlich bestimmter Verfahren und Systeme beschrieben, welche in bestimmten Implementationen vorgesehen sind. Die Verfahren und Systeme werden jedoch in anderen Implementierungen effektiv arbeiten. Phrasen beziehungsweise Begriffe wie beispielsweise ”beispielhafte Ausführungsformen”, ”eine Ausführungsform” und ”eine andere Ausführungsform” können sich auf dieselbe oder unterschiedliche Ausführungsformen sowie auf mehrere Ausführungsformen beziehen. Die Ausführungsformen werden hinsichtlich Systemen und/oder Vorrichtungen beschrieben werden, welche bestimmte Komponenten beziehungsweise Bestandteile haben. Die Systeme und/oder Vorrichtungen können jedoch mehr oder weniger Komponenten als diese, die gezeigt sind, aufweisen, und Variationen in der Anordnung und dem Typ der Komponenten können getätigt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die beispielhaften Ausführungsformen werden auch im Zusammenhang mit bestimmten Verfahren, welche bestimmte Schritte haben, beschrieben werden. Das Verfahren und System arbeitet jedoch effektiv für andere Verfahren, welche unterschiedliche und/oder zusätzliche Schritte haben und Schritte in unterschiedlichen Reihenfolgen, welche nicht inkonsistent mit den beispielhaften Ausführungsformen sind. Demnach ist die vorliegende Erfindung nicht vorgesehen, um auf die Ausführungsformen, welche gezeigt sind, beschränkt zu sein, sondern hier muss der weiteste Umfang zugestanden werden, welcher mit den Prinzipien und Merkmalen, welche hierin beschrieben sind, konsistent ist.
  • Die beispielhaften Ausführungsformen beschreiben magnetische Speicher und Verfahren zum Bereitstellen und Programmieren der magnetischen Speicher. Der magnetische Speicher weist Speicheranordnungskacheln beziehungsweise Speicheranordnungs-Kacheln beziehungsweise Speicherarray-Kacheln (MATs), Zwischenschaltkreise, globale Bitleitungen und globale Schaltkreise auf. Jede MAT weist Bitleitungen, Wortleitungen und magnetische Speicherzellen auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt, wenigstens eine Auswahlvorrichtung und wenigstens einen Teil einer aktiven Spin-Bahn-Wechselwirkungs(SO = Spin Orbit Interaction)-Schicht benachbart zu dem (den) magnetischen Kontakt(en) haben. Die aktive SO-Schicht ist konfiguriert, um ein SO-Drehmoment auf wenigstens einen Teil des (der) magnetischen Kontakte(s) aufgrund eines SO-Stroms, welcher durch die aktive SO-Schicht hindurchtritt, auszuüben. Der (die) magnetische(n) Kontakt(e) ist (sind) programmierbar unter Verwendung (eines) Schreibstromes (Schreibströmen), welcher (welche) durch den magnetischen Kontakt (die magnetischen Kontakte) getrieben werden und den SO-Strom. Die Bitleitungen und die Wortleitungen entsprechen den magnetischen Speicherzellen. Die Zwischenschaltkreise steuern Lese- und Schreiboperationen innerhalb der MATs. Jede globale Bitleitung entspricht einem Abschnitt der MATs. Die globalen Schaltkreise wählen aus und treiben einen Abschnitt der globalen Bitleitungen für die Lese- und Schreiboperationen.
  • In Verbindung mit den magnetischen Speichern beschreiben die beispielhaften Ausführungsformen Verfahren und Systeme zum Bereitstellen eines magnetischen Kontakts, welcher über eine Spin-Bahn-Wechselwirkung geschaltet wird. Der magnetische Kontakt weist eine Datenspeicherschicht auf, welche magnetisch ist und (einer) aktiven Spin-Bahn-Wechselwirkung(SO)-Schicht(en) entspricht. Die aktive SO-Schicht (die aktiven SO-Schichten) ist (sind) benachbart zu dem Datenspeicher (beispielsweise der freien) Schicht des magnetischen Kontakts. Die aktive(n) SO-Schicht(en) sind konfiguriert, um ein SO-Drehmoment auf die Datenspeicherschicht aufgrund eines Stromes, welcher durch die wenigstens eine aktive (SO-Schicht) hindurchtritt in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Richtung zwischen der wenigstens einen aktiven SO-Schicht und der Datenspeicherschicht eines magnetischen Kontakts der Mehrzahl von magnetischen Kontakten am Nähesten zu der wenigstens einen aktiven SO-Schicht. Die Datenspeicherschicht ist konfiguriert, um unter Verwendung wenigstens des SO-Drehmoments schaltbar zu sein.
  • Die beispielhaften Ausführungsformen sind in dem Zusammenhang von bestimmten magnetischen Kontakten und magnetischen Speichern, welche bestimmte Komponenten haben, beschrieben. Ein Fachmann wird leicht erkennen, dass die vorliegende Erfindung mit der Verwendung von magnetischen Kontakten und magnetischen Speichern, welche andere und/oder zusätzliche Komponenten beziehungsweise Bestandteile und/oder andere Merkmale, welche mit der vorliegenden Erfindung nicht inkonsistent sind, haben, konsistent ist. Das Verfahren und System werden ebenso in dem Zusammenhang des gegenwärtigen Verständnisses der Spin-Bahn-Wechselwirkung, des Spin-Transfer-Phänomens, von magnetischer Anisotropie und anderen physikalischen Phänomenen beschrieben. Demzufolge wird ein Fachmann leicht erkennen, dass theoretische Erklärungen des Verhaltens des Verfahrens und Systems getätigt werden basierend auf diesem gegenwärtigen Verständnis von Spin-Bahn-Wechselwirkung, Spin-Transfer, magnetischen Anisotropie und anderen physikalischen Phänomenen. Das Verfahren und System, welche hierin beschrieben sind, hängen jedoch nicht von einer bestimmten physikalischen Erklärung ab. Ein Fachmann wird ebenso leicht erkennen, dass das Verfahren und System im Zusammenhang einer Struktur beschrieben sind, welche eine bestimmte Beziehung zu dem Substrat hat. Ein Fachmann jedoch wird leicht erkennen, dass das Verfahren und System mit anderen Strukturen konsistent sind. Zusätzlich sind das Verfahren und System in dem Zusammenhang verschiedener Schichten, welche synthetisch und/oder einfacher sind, beschrieben. Ein Fachmann wird jedoch leicht erkennen, dass die Schichten eine andere Struktur haben könnten. Weiterhin sind das Verfahren und System in dem Zusammenhang von magnetischen Kontakten, aktiven Spin-Bahn-Schichten und/oder anderen Strukturen, welche bestimmte Schichten haben, beschrieben. Ein Fachmann jedoch wird leicht erkennen, dass magnetische Kontakte, aktive Spin-Bahn-Schichten und/oder andere Strukturen, welche zusätzliche und/oder unterschiedliche Schichten haben, die nicht mit dem Verfahren und System inkonsistent sind, ebenso verwendet werden können. Darüber hinaus werden einige Komponenten beziehungsweise Bestandteile als magnetisch, ferromagnetisch und ferrimagnetisch beschrieben. Wenn hierin verwendet, kann der Begriff magnetisch ferromagnetische, ferrimagnetische oder ähnliche Strukturen einschließen. Demnach umfasst der Begriff ”magnetisch” oder ”ferromagnetisch” Ferromagnete und Ferrimagnete, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Verfahren und Systeme sind ebenso in dem Zusammenhang mit einzelnen magnetischen Kontakten beschrieben. Ein Fachmann jedoch wird leicht erkennen, dass das Verfahren und System mit der Verwendung von magnetischen Speichern konsistent ist, welche mehrere magnetische Kontakte haben. Weiterhin ist, wenn hierin verwendet ”In-Plane” beziehungsweise ”in der Ebene” innerhalb oder parallel zu der Ebene von einer oder mehrerer der Schichten eines magnetischen Kontakts. Im Gegensatz hierzu entspricht ”rechtwinklig” einer Richtung, welche im Wesentlichen rechtwinklig zu einer oder mehrerer der Schichten des magnetischen Kontaktes ist.
  • 3 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers dar, welcher eine Spin-Bahn-Wechselwirkung beim Schalten verwendet. Zur Klarheit ist 3 nicht maßstabsgetreu. Zusätzlich sind Abschnitte des magnetischen Speichers 100 wie beispielsweise Bitleitungen, Wortleitungen, Zeilenauswähler und Spaltenauswähler nicht als solches gezeigt oder bezeichnet. Der magnetische Speicher 100 weist eine magnetische Speicherzelle 102 auf. Die magnetische Speicherzelle 102 kann eine einer Anzahl von magnetischen Speicherzellen sein, welche in einer Anordnung beziehungsweise einem Array geordnet sind. Jede der magnetischen Speicherzellen weist eine Auswahlvorrichtung 104 und einen magnetischen Kontakt 110 auf. In einigen Ausführungsformen können mehrere magnetische Kontakte 110 und/oder mehrere Auswahlvorrichtungen 104 in einer einzelnen Zelle verwendet werden. Ebenso ist ein Bus 120 gezeigt, welcher eine aktive Spin-Bahn-Wechselwirkungs(SO)-Schicht 122 aufweist. Der gemeinsame Bus 120 erstreckt sich über mehrere Speicherzellen, von welchen in 3 nur eine gezeigt ist. Die Ausführungsform, welche gezeigt ist, das (die) Material(ien), welches/welche die aktive SO-Schicht 122 bilden, sind nur in der Nachbarschaft der Zelle. Demnach können andere Materialien, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf eine höhere Leitfähigkeit und/oder magnetische Materialien zwischen den Zellen 102 verwendet werden. In anderen Ausführungsformen jedoch kann der Bus 120 aus der aktiven SO-Schicht 122 bestehen. In noch anderen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht 122 sich von dem gemeinsamen Bus 120 trennen. Beispielsweise kann die aktive SO-Schicht 122 zwischen dem magnetischen Kontakt 110 und dem gemeinsamen Bus 120 sich befinden. In anderen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht als ein Teil der Speicherzelle 102 enthalten sein, und der gemeinsame Bus 120 kann ausgelassen sein.
  • In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, weist der magnetische Kontakt 110 eine Datenspeicherschicht 112, eine nicht magnetische Abstandshalterschicht bzw. Abstandsschicht 114 und eine Referenzschicht 116 auf. Die Abstandshalterschicht 114 ist nicht magnetisch. In einigen Ausführungsformen ist die Abstandshalterschicht 114 ein Isolator, beispielsweise eine Tunnelbarriere. In solchen Ausführungsformen kann jede Abstandshalterschicht 114 kristallines MgO aufweisen, welches den TMR verbessern und die Spin-Transfer-Effizienz und/oder die Spin-Bahn-Wechselwirkung für den magnetischen Kontakt 110 erhöhen kann. In anderen Ausführungsformen kann die Abstandshalterschicht 114 ein Leiter, wie beispielsweise Cu sein. In alternativen Ausführungsformen kann die Abstandshalterschicht 114 eine andere Struktur haben, beispielsweise eine granulare Schicht, welche leitfähige Kanäle in einer isolierenden Matrix enthält.
  • Die Datenspeicherschicht 112 ist eine freie Schicht 112, welche ein magnetisches Moment hat (nicht gezeigt), welches schaltbar ist. Wenn der magnetische Kontakt 110 ruhig beziehungsweise untätig ist (nicht geschaltet wird), liegt das magnetische Moment der freien Schicht 112 entlang der leichten Achse der freien Schicht 112. Es ist erwünscht beziehungsweise angestrebt, dass das magnetische Moment der Referenzschicht 112 im Wesentlichen an einem Platz während des Betriebs des magnetischen Speichers 100 fixiert ist. Die Referenzschicht 116 ist als eine einzelne Schicht dargestellt. In anderen Ausführungsformen jedoch kann die Referenzschicht 116 eine Mehrfachschicht sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf einen synthetischen Antiferromagneten, welcher ferromagnetische Schichten hat, welche durch (eine) nicht magnetische Schicht(en) getrennt ist (sind), welche Ru sein kann (können). In einigen Ausführungsformen weist der magnetische Kontakt 110 auch eine pinnende Schicht wie beispielsweise eine antiferromagnetische Schicht (nicht gezeigt) auf, welche das magnetische Moment der Referenzschicht 116 an seinem Ort fixiert. In anderen Ausführungsformen ist das magnetische Moment der Referenzschicht 116 in einer anderen Art und Weise fixiert. Die freie und die Referenzschicht 112 und 116 sind ferromagnetisch und können demnach eines oder mehrere von Fe, Ni und Co aufweisen. Obwohl magnetische Momente nicht gezeigt sind, können die magnetischen Momente der Schichten 112 und 116 rechtwinklig zur Ebene in einigen Ausführungsformen sein. Demnach kann jede der Schichten 112 und/oder 116 ein rechtwinkliges Anisotropiefeld haben, welches sein Out-Of-Plane beziehungsweise außer der Ebene liegendes Demagnetisierungsfeld (typischerweise ein signifikanter Bruchteil von 4πMs) übersteigt. In anderen Ausführungsformen sind die magnetischen Momente in der Ebene.
  • Das magnetische Moment der freien Schicht 112 wird unter Verwendung des Spin-Bahn-Wechselwirkungseffekts, welcher untenstehend beschrieben ist, geschaltet. In einigen Ausführungsformen kann die freie Schicht 112 unter Verwendung einer Kombination von Effekten geschaltet werden. Beispielsweise kann das magnetische Moment der freien Schicht 112 unter Verwendung von Spin-Transfer-Drehmoment als einem primären Effekt geschaltet werden, welches durch ein Drehmoment unterstützt werden kann, welches durch die Spin-Bahn-Wechselwirkung induziert wird. In anderen Ausführungsformen jedoch ist der primäre Schalteffekt ein Drehmoment, welches durch die Spin-Bahn-Wechselwirkung induziert wird. In solchen Ausführungsformen kann ein anderer Effekt einschließlich jedoch nicht beschränkt auf ein Spin-Transfer-Drehmoment beim Schalten und/oder Auswählen des magnetischen Kontakts 110 unterstützen. In noch anderen Ausführungsformen wird das magnetische Moment der freien Schicht 112 unter Verwendung nur des Spin-Bahn-Wechselwirkungseffekts geschaltet.
  • Die aktive SO-Schicht 122 ist eine Schicht, welche eine starke Spin-Bahn-Wechselwirkung hat, und welche beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 verwendet werden kann. Die aktive SO-Schicht 122 kann verwendet werden beim Erzeugen eines Spin-Bahn-Feldes HSO. Genauer wird ein Strom in der Ebene durch die aktive SO-Schicht 122 getrieben. Dies kann erreicht werden durch ein Treiben eines Stromes (beispielsweise JSO) durch den gemeinsamen Bus 120. Der Strom durch die aktive SO-Schicht 122 hat eine zugeordnete Spin-Bahn-Wechselwirkung, welche zu dem Spin-Orbit-Feld HSO führen kann. Dieses Spin-Bahn-Feld HSO ist äquivalent zu dem Spin-Bahn-Drehmoment TSO auf das magnetische Moment 115. Das Spin-Bahn-Drehmoment auf die freie Schicht 112 ist gegeben durch TSO = –γ[M × HSO] wobei M die Größe des magnetischen Moments 115 ist. Auf dieses gegenseitig korrelierte Drehmoment und Feld wird demnach austauschbar Bezug genommen hierin als Spin-Bahn-Feld und Spin-Bahn-Drehmoment. Dies reflektiert die Tatsache, dass die Spin-Bahn-Wechselwirkung der Ursprung des Spin-Bahn-Drehmoments und Spin-Bahn-Feldes ist. Diese Terminologie differenziert auch dieses Spin-Bahn(SO)-Drehmoment von dem herkömmlicheren Spin-Transfer-Drehmoment (STT). Ein Spin-Bahn-Drehmoment tritt für einen Strom, welcher in der Ebene in der aktiven SO-Schicht 122 getrieben wird, und eine Spin-Bahn-Wechselwirkung auf. Beispielsweise tritt in der Ausführungsform, welche gezeigt ist, das Spin-Bahn-Drehmoment für die Stromdichte JSO auf. Im Gegensatz hierzu wird das Spin-Transfer-Drehmoment aufgrund eines rechtwinklig zur Ebene fließendes Stromes durch die freie Schicht 112, eine Abstandsschicht 114 und eine Referenzschicht 116 verursacht, welche spinpolarisierte Ladungsträger in die freie Schicht 112 injiziert. In der gezeigten Ausführungsform wird das Spin-Transfer-Drehmoment durch die Stromdichte JSTT verursacht. Das Spin-Bahn-Drehmoment TSO kann schnell das magnetische Moment der freien Schicht 112 von seinem Gleichgewichtszustand parallel zu der leichten Achse auslenken. Das Spin-Bahn-Drehmoment TSO kann die Magnetisierung der freien Schicht beträchtlich schneller auslöschen als ein herkömmliches STT-Drehmoment einer ähnlichen maximalen Amplitude. In einigen Ausführungsformen kann ein anderer Mechanismus wie beispielsweise ein Spin-Transfer verwendet werden, um das Schalten zu vollenden. In anderen Ausführungsformen kann das Schalten unter Verwendung von Spin-Bahn-Drehmoment vollendet werden. Das Spin-Bahn-Feld/Spin-Bahn-Drehmoment, welches erzeugt wird, kann demnach beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 verwendet werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die SO-Wechselwirkung eine Kombination von zwei Effekten aufweisen: den Spin-Hall-Effekt und den Rashba-Effekt. In vielen aktiven SO-Schichten weist die Spin-Bahn-Wechselwirkung sowohl den Spin-Hall-Effekt als auch den Rashba-Effekt auf, wobei einer der zwei jedoch dominiert. Andere Spin-Bahn-Effekte können auch eingesetzt werden. Der Spin-Hall-Effekt wird allgemein als ein Bulk-Effekt betrachtet. Materialien, welche den Spin-Hall-Effekt zeigen, weisen oftmals Schwermetalle oder Materialien auf, welche durch Schwermetalle dotiert sind. Beispielsweise können solche Materialien ausgewählt werden aus A und M, dotiert mit B. A weist Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta (einschließlich amorphem β-Ta hohen Widerstands), W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, TI, Pb, Bi, Po, At, und/oder ihre Kombinationen auf; M weist wenigstens eines von Al, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ag, Hf, Ta, W, Re, Pt, Au, Hg, Pb, Si, Ga, GaMn oder GaAs auf, und B weist wenigstens eines von V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, P, S, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In Sb, Te, I, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, TI, Pb, Bi, Po, At, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb auf. In einigen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht 122 aufweisen oder bestehen aus Ir-dotiertem Cu und/oder Bi-dotiertem Cu. Die Dotierung ist allgemein in dem Bereich von 0,1 bis 10 Atomprozent. In anderen Ausführungsformen können andere Materialien verwendet werden.
  • Eine andere Quelle des Spin-Bahn-Feldes HSO in der aktiven SO-Schicht 122 kann auf die Spin-Bahn-Wechselwirkung an den Grenzflächen bezogen sein. Die Größe des Spin-Bahn-Feldes in diesem Falle ist oftmals auf die Größe des Kristallfeldes bezogen beziehungsweise mit dieser verbunden, welches oftmals an der Grenzfläche hoch ist. Aufgrund der Nichtübereinstimmung der Gitterparameter der benachbarten Schichten, der Anwesenheit von Schwermetallen an der Grenzfläche und anderen Effekten kann die Spin-Bahn-Wechselwirkung bemerkenswert groß an einigen. Grenzflächen sein. Auf einen starken Spin-Bahn-Effekt an der Grenzfläche, welcher mit dem Gradienten des Kristallfelds in der rechtwinkligen Richtung zu der Grenzflächenebenenrichtung verbunden ist, wird oftmals Bezug genommen als der Rashba-Effekt. Wenn hier verwendet bezieht sich der Rashba-Effekt auf eine Spin-Bahn-Wechselwirkung an der Grenzfläche unabhängig von ihrem Ursprung und ihrer Richtung. Es sei festgehalten, dass in wenigstens einigen Ausführungsformen die Grenzflächen für die aktive SO-Schicht 122 sich unterscheiden sollten, um einen ansehnlichen Rashba-Effekt zu erhalten. Beispielsweise kann der Rashba-Effekt für die aktive SO-Schicht 122 auftreten, welche eine Pt-Schicht ist beziehungsweise hat, welche an den magnetischen Kontakt 110 angrenzt, eine Co-Schicht für die freie Schicht 112 und eine Aluminiumoxid- oder MgO-nichtmagnetische Schicht 114. In einigen Ausführungsformen können andere Materialien verwendet werden.
  • Der Effekt der Spin-Bahn-Wechselwirkung an der Grenzfläche (das heißt der Rashba-Effekt) auf die Magnetisierung ist zwiefältig. Zuerst kann die Spin-Ansammlung sich an der Grenzfläche aufbauen. Der Einheitsvektor der Spin-Polarisierung dieser Spin-Ansammlung pso für den Rashba-Effekt ist typischerweise rechtwinklig zum Kristallfeld und der Stromrichtung. Viele aktive SO-Schichten 122 haben ein Kristallfeld rechtwinklig zu der Ebene der Schicht 120. Als solches wäre die Spin-Orbit-Polarisierung in der Ebene, beispielsweise in der Richtung von HSO in 3. Alternativ kann die aktive SO-Schicht 122 ein Kristallfeld in der Ebene oder geneigt zu der Ebene haben. Als solches hat die aktive SO-Schicht 122 eine Spin-Bahn-Polarisierung rechtwinklig zu der Ebene (nicht gezeigt in 3) oder entsprechend geneigt zu der Ebene (nicht gezeigt in 3). In solchen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht 122 eine Oberflächenlegierung sein. Beispielsweise kann die aktive SO-Schicht 122 wenigstens eines von Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, TI, Pb, Bi, Po, At, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, und/oder ihren Kombinationen aufweisen. In anderen Ausführungsform kann die aktive SO-Schicht 122 Oberflächenlegierungen von A/B, beispielsweise Atomen von A, welche sich auf einer Oberfläche eines Hostmaterials B befinden derart, dass oberseitige Atomlagen eine Mischung von A und B sind. A weist wenigstens eines von Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, TI, Pb, Bi, Po, At, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb auf, und B weist wenigstens eines von Si, Zn, Cu, Ag, Au, W, Zn, Cr, Pt, Pd auf. In vielen Ausführungsformen weist A zwei oder drei unterschiedliche Materialien auf. In einigen Ausführungsformen sind wenigstens 0,1 bis nicht mehr als drei Monolagen von A abgeschieden. In einigen solchen Ausführungsformen ist ungefähr 1/3 einer Monolage von A abgeschieden. In einigen Ausführungsformen kann dies eins oder mehr von Substitutions-Bi/Ag, Substitutions-Pb/Ag, Substitutions-Sb/Ag, Substitutions-Bi/Si, Substitutions-Ag/Pt, Substitutions-Pb/Ge, Substitutions-Bi/Cu und eine Bi-Schicht beziehungsweise Doppelschicht sein, welche eine Schicht aufweist, welche auf einer (111)-Oberfläche von Au, Ag, Cu oder Si befindlich ist. In anderen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht 122 Verbindungen aufweisen wie InGaAs, HgCdTe oder Bi-Schichten LaAlO3/SrTiO3, LaTiO3/SrTiO3. In anderen Ausführungsformen können andere Materialien verwendet werden. Für einige Ausführungsformen würde der Rashba-Effekt zu dem Spin-Bahn-Drehmoment TSO und einem entsprechenden Spin-Bahn-Feld HSO auf der freien Schicht 112 führen.
  • Wenn der Einheitspolarisierungsvektor pso aufgrund des Rashba-Effektes parallel zu der leichten Achse der freien Schicht 112 ist, dann kann der Rashba-Effekt beim Schalten des magnetischen Kontakts 110 verwendet werden ähnlich zu dem, was für den Spin-Hall-Effekt beschrieben ist. Um die freie Schicht 112 zu schalten wird demnach ein in der Ebene befindlicher beziehungsweise In-Plane-Strompuls (JSO) durch die aktive SO-Schicht 122 getrieben. Der Strompuls erzeugt das Spin-Bahn-Feld HSO in der Art und Weise, welche obenstehend beschrieben ist. Das SO-Drehmoment würde dem magnetischen Dämpfungsdrehmoment entgegenstehen beziehungsweise entgegenwirken und kann die Magnetisierung der freien Schicht in einer analogen Art und Weise zu STT und ähnlich zu dem was obenstehend für den Spin-Hall-Effekt diskutiert ist, schalten. Wenn sowohl Hall- als auch Rashba-Komponenten des Spin-Bahn-Feldes gegenwärtig sind, können zwei Effekte einander helfen. Es sei festgehalten, dass im voranstehenden Fall (TSO überwindet den Dämpfungsterm) ein Spin-Bahn-Feld HSO typischerweise 1/α-mal kleiner sein als das, was für den letzteren Fall (HSO überwindet das Anisotropiefeld Hk) benötigt wird, wobei α die Gilbert-Dämpfungskonstante der freien Schicht ist, typischerweise 0,001 bis 0,05.
  • Demnach kann der magnetische Speicher 100 die Spin-Bahn-Wechselwirkung und das Spin-Bahn-Feld, welches durch die SO-Schicht 120 erzeugt wird beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 verwenden. In einigen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht 122 auf eines oder beide des Spin-Hall-Effekts und des Rashba-Effekts bauen, um das Spin-Bahn-Feld HSO zu erzeugen. Demzufolge können, wenn hierin verwendet, Begriffe wie beispielsweise der ”Spin-Bahn-Effekt”, ”Spin-Bahn-Feld” und/oder ”Spin-Bahn-Wechselwirkung” eine Spin-Bahn-Kopplung über den Rashba-Effekt, den Spin-Hall-Effekt, einige Kombinationen der zwei Effekte und/oder einige andere Spin-Bahn-Wechselwirkung oder einen Spin-Bahn-Wechselwirkungs-ähnlichen Effekt aufweisen. Die Spin-Bahn-Felder können ein Drehmoment auf das magnetische Moment der Datenspeicher-/freien Schicht 112 ausüben. Dieses Spin-Bahn-Drehmoment kann beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen unterstützt das Spin-Bahn-Feld beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112. Ein anderer Mechanismus wie beispielsweise ein Spin-Bahn-Drehmoment ist der primäre Schaltmechanismus. In anderen Ausführungsformen ist das Spin-Bahn-Drehmoment der primäre Schaltmechanismus für das magnetische Moment der freien Schicht 112. In einigen solchen Ausführungsformen jedoch kann das Spin-Bahn-Drehmoment durch einen anderen Mechanismus wie beispielsweise ein Spin-Transfer-Drehmoment unterstützt werden. Die Unterstützung kann beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 und/oder beim Auswählen des zu schaltenden magnetischen Kontaktes sein.
  • Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 verwendet werden kann, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 100 verbessert werden. Wie obenstehend diskutiert ist, kann das Spin-Bahn-Drehmoment, welches durch die aktive SO-Schicht 122 erzeugt wird, die Schaltzeit des magnetischen Kontaktes 110 verringern. Das Spin-Bahn-Drehmoment hat typischerweise eine hohe Effizienz PSO und ist proportional zu dem Strom JSO. Da diese Stromdichte in der Ebene beziehungsweise In-Plane ist und nicht durch die Abstandshalterschicht 114 beziehungsweise Abstandsschicht 114 fließt, kann der Spin-Bahn-Strom ohne Schaden für den magnetischen Kontakt 110 erhöht werden. Als ein Ergebnis kann das Spin-Bahn-Feld und das Spin-Bahn-Drehmoment erhöht werden. Demnach kann die Schreibzeit verringert werden und die Schreibfehlerrate verbessert werden. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 100 verbessert werden.
  • Um das SO-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Kontakts 110 und dem Schreiben zu der magnetischen Speicherzelle 102 in dem magnetischen Speicher 100 zu verwenden, können bestimmt Schaltkreise erwünscht sein. Weiterhin kann erwünscht sein, dass die Schaltkreise, welche in Verbindung mit dem Speicher 100 verwendet werden, nicht nur Verwendung von der Spin-Bahn-Wechselwirkung machen, sondern auch andere Vorteile bereitstellen.
  • Die 4 bis 5 sind Diagramme einer beispielhaften Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 150, welcher die Spin-Bahn-Wechselwirkung beim Schreiben einsetzt. 4 ist eine Ansicht höheren Niveaus (Higher Level View) des magnetischen Speichers 150, welcher globale Schaltkreise 160, Unter-Arrays beziehungsweise Unteranordnungen 170 und Speicher-Array-Kacheln beziehungsweise Speicher-Array-Kacheln (MATs = Memory Array Tiles) 180 aufweist. 5 stellt ein Unter-Array 170 dar. Die MATs 180 sind in Unter-Arrays 170 organisiert. Jede MAT 180 weist eine Anzahl von Speicherzellen wie beispielsweise die Zelle 102 und aktive SO-Schichten analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf, welche in 3 dargestellt ist. Die Speicherzellen innerhalb einer MAT 180 können auch in einem Array beziehungsweise einer Anordnung organisiert sein. Zurückverweisend auf die 4 bis 5 weist die MAT 110 ebenso Bitleitungen und Wortleitungen auf. Die Bitleitungen und Wortleitungen können parallel oder rechtwinklig bzw. senkrecht sein. In einigen Ausführungsformen sind die magnetischen Speicherzellen an Kreuzungspunkten der Bitleitungen und Wortleitungen platziert. In einigen Ausführungsformen können Bitleitungen und Wortleitungen auf einem halben Abstand (Half-Pitch) ähnlich zu einem DRAM gezogen sein. Die MAT 180 kann auch gemeinsame Busse 182 aufweisen, welche verwendet werden, um die aktive SO-Schicht 122, welche in 3 dargestellt ist, zu treiben. Obwohl nur ein gemeinsamer Bus 182 in 5 gezeigt ist, hat die MAT 180 typischerweise zahlreiche Busse. Der gemeinsame Bus 182 kann verwendet werden, um einen einseitigen beziehungsweise eindirektionalen oder einen bi-direktionalen beziehungsweise zweiseitigen Vorlade-Strom zu tragen. Der Vorlade-Strom wird verwendet, um das SO-Feld zu erzeugen, welches den magnetischen Kontakt 110 von seinem Stagnationspunkt treiben kann. In der gezeigten Ausführungsform ist der gemeinsame Bus 182 parallel zu globalen Bitleitungen 162, 164, 166 und 168 und rechtwinklig zu Zwischenbitleitungen 174. In anderen Ausführungsformen jedoch sind andere Orientierungen des gemeinsamen Busses 182 möglich. Der magnetische Speicher 150 ist demnach hierarchisch organisiert. In einigen Ausführungsformen setzt der Speicher 150 auch den Spin-Transfer-Effekt als einen primären oder sekundären Schreibmechanismus ein. In einigen Ausführungsformen wird die Spin-Bahn-Wechselwirkung verwendet, um eine Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen durch ein Treiben des magnetischen Moments der Datenspeicherschicht weg von dem Stagnationspunkt. Anders ausgedrückt kann die Spin-Bahn-Wechselwirkung verwendet werden, um das magnetische Moment der freien Schicht von der leichten Achse umzukippen beziehungsweise zu schwenken. Ein Spin-Transfer-Drehmoment kann dann verwendet werden beim Schalten des magnetischen Kontakts. Da der Spin-Transfer-Effekt als der primäre Schaltmechanismus betrachtet werden kann, kann der magnetische Speicher 150 als ein STT-RAM betrachtet werden.
  • Die globalen Schaltkreise 160 sind mit den MATs über globale Bitleitungen 162, 164, 166 und 168 gekoppelt. In einigen Ausführungsformen entsprechen die globalen Bitleitungen 162, 164, 166 und 168 tatsächlich globalen Bitleitungs-Sourceleitungs-Paaren. Demnach könnte, wenn hierfür verwendet eine globale Bitleitung eine einzelne Bitleitung oder ein Bitleitungs-Sourceleitungs-Paar sein. Die globalen Schaltkreise wählen aus und treiben eine oder mehrere der globalen Bitleitungen 162, 164, 166 und 168, welche verwendet werden können, um eine oder mehrere der MATs 180 auszuwählen. Die globalen Bitleitungen 162, 164, 166 und 168 werden wahlweise für Lese- und Schreiboperationen der MATs 180 in jedem Unter-Array 170 getrieben. Obwohl vier globale Bitleitungen 162, 164, 166 und 168 pro Unter-Array 170 gezeigt sind, kann eine andere Anzahl verwendet werden. Weiterhin kann, obwohl eine bestimmte Anzahl von Unter-Arrays 170 und MATs 180 innerhalb jedes Unter-Arrays 170 gezeigt sind, eine andere Anzahl verwendet werden. Zusätzlich zu den MATs weist jedes Unter-Array 170 Zwischenschaltkreise 172 auf, welche zwischen Bitleitungen 174 treiben. In einigen Ausführungsformen entsprechen die Zwischenbitleitungen 174 tatsächlich den Zwischenbitleitungs-Sourceleitungs-Paaren. Demnach könnte, wenn hierin verwendet, eine Zwischenbitleitung eine einzelne Bitleitung oder ein Bitleitungs-Sourceleitungs-Paar sein. Die steuern Schreiboperation(en) in der MAT 180 überhalb und/oder unterhalb. Unter Verwendung einer Kombination der Zwischenbitleitungen 174 und globalen Bitleitungen 162, 164, 166 und 168 kann die angemessene MAT beziehungsweise können die angemessenen MATs 180 ausgewählt werden.
  • Zwischenschaltkreise 172 steuern Leseoperationen und Schreiboperationen innerhalb der entsprechenden MATs 110. Beispielsweise können, wie in 6 gezeigt ist, die Zwischenschaltkreise 170 Zwischendecodierschaltkreise 179 und Betriebsabtastschaltkreise 173 aufweisen. Decodierschaltkreise 179 können eine Auswahl von bestimmten MAT(s) 180 sowie individuellen Wortleitungen und Bitleitung (und demnach ausgewählte Speicherzellen) innerhalb der MAT(s) 180 erlauben. Schreibschaltkreise 175 können verwendet werden, um Schreibströme zu treiben und anderweitig Schreiboperationen innerhalb eines MAT 180 zu steuern. Ähnlich können Leseschaltkreise 177 einen Lesestrom treiben, einen Ausgangslesestrom beziehungsweise Ausgangserkennungsstrom von der MAT 180, welche gelesen wird, empfangen und/oder anderweitig Leseoperationen in den entsprechenden MAT(s) 180 steuern.
  • Bezug nehmend auf die 3 bis 6 können im Betrieb die gemeinsamen Busse 122 mit einem Vorlade-Strom getrieben beziehungsweise betrieben werden. Der Vorlade-Strom erzeugt ein SO-Drehmoment, das das magnetische Moment der freien Schicht(en) 112 von der leichten Achse neigt. Demnach können der Vorlade-Strom und das SO-Drehmoment als ein Vorbereiten des magnetischen Kontakts 110 für ein schnelleres Schreiben betrachtet werden. Der Vorlade-Strom ist in der Ebene beziehungsweise In-Plane und kann sich nicht durch den magnetischen Kontakt bewegen. Unter Verwendung der globalen Schaltkreise 160 und der Zwischenschaltkreise 172 kann ein Spin-Transfer-Strom dann durch den (die) magnetischen Kontakt(e) 110 in der (den) Speicherzelle(n) 102, welche zum Schreiben ausgewählt ist (sind), getrieben werden. Demnach kann ein Spin-Transfer-Drehmoment als der primäre Mechanismus zum Schreiben zu dem Speicher 100/150 betrachtet werden. Eine SO-Wechselwirkung wird jedoch ebenso beim Schreiben zu den Zellen in dem magnetischen Speicher 100/150 verwendet.
  • Der Speicher 150 ist hierarchisch und modular. Die Kombination der globalen Bitleitungen 162, 164, 166 und 168, der MATs 180, der Zwischenschaltkreise 172 und der Zwischenbitleitungen 174 (das heißt Unter-Array 170) können wiederholt werden, um den magnetischen Speicher 150 hochzuskalieren, um einen Speicher einer größeren Datenmenge vorzusehen. Unterschiedlich ausgedrückt können Module, wie beispielsweise die MATs 180, die Zwischenschaltkreise 172 und globale Schaltkreise dupliziert und aneinandergefügt beziehungsweise hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Der Speicher 150 ist demnach in seiner Natur hierarchisch. Der Speicher 150 kann demnach zu größeren, dichteren Speichern skalierbar sein. Weiterhin können die globalen Bitleitungen 162, 164, 166 und 168 einen niedrigeren Widerstand als die Bitleitungen und die Wortleitungen innerhalb jedes MAT 180 haben. Demnach kann der parasitäre Widerstand verringert und/oder auf die MATs 180 begrenzt werden. Die Arrayeffizienz kann demnach mit einer kleinen Auswirkung für Leistungsfähigkeit erhöht werden. Leseverstärker können in den globalen Schaltkreisen 160 platziert sein. Mehrere MATs 180 können auch einen Satz von globalen Leseverstärkern und globalen Schreibtreibern in den globalen Schaltkreisen 150 gemeinsam verwenden. In anderen Ausführungsformen können mehrere lokalisierte Leseverstärker und/oder Schreibtreiber verwendet werden, beispielsweise in den Zwischenschaltkreisen 172. Die Verwendung der Zwischenschaltkreise 172 zum Erkennen beziehungsweise Erfassen von Signalen, Treiben von Strömen und zum Dekodieren innerhalb der MATs kann Lese- und/oder Schreibstrafen verringern. Demzufolge kann der Speicher 150 in Speichern höherer Dichte verwendbar sein.
  • 7 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. Insbesondere ist ein Abschnitt des Unter-Array 170' gezeigt. Das Unter-Array 170' ist analog zu dem Unter-Array 170. Demzufolge werden analoge Komponenten beziehungsweise Bestandteile ähnlich bezeichnet. Demnach weist das Unter-Array 170' eine MAT 180' und Zwischenschaltkreise 172' auf, welche in den Arrayspalten befindlich sind. Zur Klarheit ist nur eine MAT 180' gezeigt. Ein Unter-Array 170' weist jedoch typischerweise mehrere MATs 180' sowie mehrere Zwischenschaltkreise 172' in den Arrayspalten auf. Ebenso sind globale Leitungen 166' und 168', welche für die Zwischenschaltkreise 172' vorgesehen sind, abgebildet. Globale Bitleitungen 166' und 168' sowie Signal-CSO können verwendet werden, um die Zwischenschaltkreise zu steuern.
  • Zwischenbitleitungen 174' (ISLA, IBLA, ISLB und IBLB) sind Bitleitungs(IBLA und IBLA)- und Sourceleitungs(ISLA und ISLB)-Paare. Die Zwischenbitleitungen 174' verbinden Zwischenschaltkreise 172' mit Abschnitten des MAT 180'. Die Zwischenschaltkreise 172' steuern die Bitleitungen 174', um einen der zwei Spalte 181 und 183 der MAT 180' zum Lesen und Schreiben auszuwählen. Die MAT 180' weist magnetische Speicherzellen 190, Bitleitungen 182' und Sourceleitungen 184 auf. Zur Klarheit ist nur eine Speicherzelle 190 benannt. Die Speicherzelle 190 weist einen magnetischen Kontakt 192 und eine Auswahlvorrichtung 194 auf, welche jeweils dem magnetischen Kontakt 110 und einer Auswahlvorrichtung 104 entsprechen. Die Bitleitungen 182' sind mit den magnetischen Kontakten 192 verbunden. Demnach entsprechen die Bitleitungen 182' den gemeinsamen Bussen 182, welche in 3 abgebildet sind. Die Bitleitungen 182' weisen entweder auf oder sind benachbart zu aktiven SO-Schichten (in 7 nicht explizit gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 192 über das SO-Drehmoment verwendet werden.
  • Um zu einer Zelle 190 zu schreiben werden demnach Auswahlvorrichtungen 186 ausgewählt und unter Verwendung von PRE und CSO-Signalen getrieben beziehungsweise betrieben. Demzufolge wird ein SO-Strom in der Ebene durch die Leitung 182' getrieben, was zu einem SO-Drehmoment auf die freie Schicht des magnetischen Kontakts 192 führt. In einigen Ausführungsformen ist der SO-Strom ein Vorlade-Strom, welcher verwendet wird, um den Zustand der freien Schicht des magnetischen Kontakts 192 aus dem Gleichgewicht zu stören, was ein schnelleres Schalten erlaubt. Die angemessene(n) Speicherzelle(n) 190 werden über Wortleitungssignal(e) WLi ausgewählt, wobei i gleich 0 – n sein kann. Wenn ein Spin-Transfer beim Schreiben zu der (den) Zelle(n) 190 zu verwenden ist, wird ein Spin-Transfer-Strom durch den magnetischen Kontakt 192 über die Bitleitung 182' und die Sourceleitung 184 getrieben. Demnach können die magnetischen Kontakte 192 unter Verwendung einer Kombination der SO-Wechselwirkung und STT geschrieben beziehungsweise beschrieben werden.
  • Das Unter-Array 170' verwendet die Vorzüge der Speicher 100 und 150 gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung von SO-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Kontaktes 192 verwendet werden. Das SO-Drehmoment kann separat oder in wenigstens einigen Ausführungsformen mit STT verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten kann, insbesondere in Verbindung mit STT-Schalten die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Das Unter-Array 170' ist in seiner Natur hierarchisch und kann demnach leicht zu größeren Größen und/oder höheren Dichten erweitert werden. Zusätzlich ist das Unter-Array 170 hierarchisch und modular. Demnach können Schaltkreise dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann das Unter-Array 170 in Speichern höherer Dichte verwendbar sein.
  • 8 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 200, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt, ab. Der Speicher 200 weist eine MAT 201 auf. Andere Abschnitte des Speichers 200 wie beispielsweise andere MATs in dem Unter-Array, Zwischenschaltkreise und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Der Speicher 200 ist analog zu den Speichern 100 und 150. Demzufolge weist der Speicher 200 ein Unter-Array (nicht gezeigt), Zwischenschaltkreise (nicht gezeigt), Zwischenbitleitungen (nicht gezeigt), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt) auf, welche jeweils analog zu dem Unter-Array 170 und 170', den Zwischenschaltkreisen 172 und 172', den Zwischenbitleitungen 174 und 174', den globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 sein können. Der Speicher 200 weist eine MAT 201 auf, welche den MATs 180 und 180' entspricht. Zur Klarheit ist nur eine MAT 201 gezeigt. Die MAT 201 weist Speicherzellen 210 auf, welche einen magnetischen Kontakt 212 und eine Auswahlvorrichtung 214 jeweils analog zu den Speicherzellen 102 und 190, den magnetischen Kontakten 110 und 192 und den Auswahlvorrichtungen 104 und 194 auf. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 201 auch eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann an die freie Schicht des magnetischen Kontakts 212 angrenzen. Die MAT 201 weist auch gemeinsame Busse (Vorlade-Leitungen PLi, wobei i von 0 bis m ist) 220 und Bitleitungen (BLi) 230 auf, welche analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182' und der Sourceleitung 184 sind. Die gemeinsamen Busse 220 werden so benannt, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 212 gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 220 würden demnach aufweisen, benachbart sein zu und/oder treiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 192 über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 200 weist auch Gates 202 und 204 auf, welche durch Signale CSi getrieben beziehungsweise betrieben werden, wobei i = 0,1, ... m. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 200 die gemeinsamen Busse 220 parallel zu den Bitleitungen 230 und rechtwinklig zu den Wortleitungen 218 sind.
  • Um zu einer Zelle 210 zu schreiben werden Auswahlvorrichtungen 202 und 204 ausgewählt und unter Verwendung des CSO-Signals getrieben beziehungsweise betrieben. Demzufolge wird ein SO-Strom in der Ebene durch die Leitung 220 getrieben, was zu einem SO-Drehmoment auf die freie Schicht des magnetischen Kontakts 212 führt. In einigen Ausführungsformen ist der SO-Strom ein Vorlade-Strom, welcher verwendet wird, um den Zustand der freien Schicht des magnetischen Kontaktes 212 aus dem Gleichgewicht zu stören, ein schnelleres Schalten erlaubend. Die angemessene(n) Speicherzelle(n) 210 werden über (ein) Wortleitungssignal(e) WLi ausgewählt, wobei i von 0 – n sein kann, getrieben beziehungsweise betrieben durch die Wortleitung 218. Wenn Spin-Transfer beim Schreiben zu der (den) Zelle(n) 210 zu verwenden ist, wird ein Spin-Transfer-Strom durch den (die) magnetische(n) Kontakt(e) 212 über Bitleitungen 230 getrieben. Demnach können die magnetischen Kontakte 212 unter einer Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT geschrieben beziehungsweise beschrieben werden.
  • Der Speicher 200 verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150 und 170' gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung des SO-Drehmoments beim Schalten des magnetischen Kontakts 212 verwendet werden. Das SO-Drehmoment kann mit STT oder separat verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten, insbesondere in Verbindung STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 200 ist in der Natur hierarchisch und kann demnach leicht zu größeren Größen und/oder höheren Dichten erweitert werden. Zusätzlich ist der Speicher 200 modular. Demnach können die Schaltkreise dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 200 in Speichern höherer Dichte verwendbar sein.
  • 9 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 200' ab, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. 10 bildet eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufs-Diagramms 250 für eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts des magnetischen Speichers 200' ab. Der Speicher 200' ist analog zu den Speichern 100, 150 und 200. Demzufolge sind analoge Komponenten ähnlich bezeichnet. Der Speicher 200' weist eine MAT 201, welche ein Teil eines Unter-Arrays ist, Zwischenschaltkreise 240 und Zwischenbitleitungen ISL und IBL auf, welche analog zu den MATs 180, 180' und 200, den Zwischenschaltkreisen 172 und 172' und Zwischenbitleitungen 174 und 174' sind. Andere Abschnitte des Speichers 200' wie beispielsweise andere MATs in dem Unter-Array und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Demzufolge kann der Speicher 200' (ein) Unter-Array(s) (nicht explizit bezeichnet), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt) aufweisen, welche jeweils analog zu dem Unter-Array 170 und 170', globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 sein können. Zur Klarheit ist nur eine MAT 201' gezeigt. Die MAT 201' weist Speicherzellen 210' auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt 212' aufweisen, und wenigstens eine Auswahlvorrichtung 214', welche jeweils analog zu den Speicherzellen 102, 190 und 210, magnetischen Kontakten 110, 192 und 212 und den Auswahlvorrichtungen 104, 194 und 214 sind. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 201' auch eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann benachbart zu der freien Schicht des magnetischen Kontakts 212' sein. Die MAT 201' weist auch gemeinsame Busse (Bitleitungen) 220 und Sourceleitungen 230 auf, welche jeweils analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182', 220 und Sourceleitungen 184 und 230 sind. Die gemeinsamen Busse 220' werden so benannt, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 212' gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 220' würden demnach aufweisen, benachbart sein zu, und/oder treiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 212' über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 200' weist auch Gates 202' und 204' auf, welche durch Signale CS betrieben werden, wobei i = 0,1, ... m. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 200' die gemeinsamen Busse 220' parallel zu den Sourceleitungen 230' und rechtwinklig zu den Wortleitungen 218' sind.
  • Bezug nehmend auf die 9 und 10 können Zwischenschaltkreise 240, Signale DW und ENW gesteuert werden, welche über globale Bitleitungen vorgesehen sind. Signale CSPA und CSPB werden selektiv aktiviert basierend auf den Daten, welche zu der Zelle 210 zu schreiben sind. Signale CS und WL werden verwendet, um den gemeinsamen Bus 220' und die Sourceleitung 230' zum Schreiben zu der Zelle 210' zu aktivieren. Genauer wird der gemeinsame Bus 220' aktiviert, um einen Vorlade-Strom durch den gemeinsamen Bus 220' zu treiben. Wie aus dem Zeitverlaufs-Diagramm 250 und dem Speicher 200' gesehen werden kann, kann abhängig von den Daten, welche zu schreiben sind, der Strom durch den gemeinsamen Bus 220' in einer unterschiedlichen Richtung getrieben werden. Demnach ist der Vorlade-/SO-Strom ein bi-direktionaler Strom. Dieser Vorlade-Strom stört das magnetische Moment der freien Schicht von der leichten Achse. Die Wortleitung 218' und die Sourceleitung 230' werden dann aktiviert, um den STT-Strom durch die Sourceleitung 230', den magnetischen Kontakt 212' und den gemeinsamen Bus 220' zu treiben. Die Reihenfolge, in welcher der Schreibstrom die Komponenten 230', 212' und 220' durchläuft, hängt von den Daten ab, welche zu schreiben sind. In einigen Ausführungsformen wird dieser Schreibstrom rechtwinklig zu der Ebene durch den magnetischen Kontakt getrieben bevor das magnetische Moment zurück zum Gleichgewicht abklingen kann. Demnach kann der magnetische Kontakt 212 unter Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT beschrieben werden.
  • Der Speicher 200' verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170' und 200 gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung von SO-Drehmoment beim Schalten des magentischen Kontakts 212' verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 200' ist hierarchisch und modular in seiner Natur. Der Speicher 200' kann demnach leicht zu größeren Größen und/oder höheren Dichten erweitert werden. Die Schaltkreise können dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 200' in Speichern höherer Dichte verwendbar sein.
  • 11 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 200'' ab, welche den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. 12 bildet eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufs-Diagramms 250' für den magnetischen Speicher 200'' ab. Der Speicher 200'' ist an den analog zu den Speichern 100, 150, 200 und 200'. Demzufolge sind analoge Komponenten ähnlich bezeichnet. Der Speicher 200'' weist eine MAT 201'' auf, welche Teil eines Unter-Arrays ist, Zwischenschaltkreise 240'' und Zwischenbitleitungen IPL und IBL, welche analog zu den MATs 180, 180', 200 und 200', Zwischenschaltkreisen 172 und 172' und Zwischenbitleitungen 174 und 174' sind. Andere Abschnitte des Speichers 200'' wie beispielsweise andere MATs in dem Unter-Array und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Demzufolge kann der Speicher 200'' (ein) Unter-Array(s) aufweisen (nicht explizit bezeichnet), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt), welche analog jeweils zu dem Unter-Array 170 und 170', globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 sind. Zur Klarheit ist nur eine MAT 201'' gezeigt. Die MAT 201'' weist Speicherzellen 210'' auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt 212'' und wenigstens eine Auswahlvorrichtung 214'' aufweisen, jeweils analog zu den Speicherzellen 102, 190, 201 und 210', den magnetischen Kontakten 110, 192, 212 und 212' und den Auswahlvorrichtungen 104, 194, 214 und 214'. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 201' ebenso eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann an die freie Schicht des magnetischen Kontakts 212'' angrenzen. Die MAT 201'' weist auch gemeinsame Busse (Bitleitungen) 220'' und Sourceleitungen 230'' auf, welche analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182', 220 und 220' und Sourceleitungen 184, 230, und 230' jeweils sind. Die gemeinsamen Busse 220'' sind so bezeichnet, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 212'' gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 220'' würden demnach aufweisen, benachbart sein zu und/oder treiben beziehungsweise betreiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 212'' über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 200'' weist auch Gates 202'' und 204'' auf, welche durch Signale CS getrieben werden. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 200'' die gemeinsamen Busse 220'' parallel zu den Bitleitungen 230'' und rechtwinklig zu den Wortleitungen 218'' sind.
  • Bezug nehmend auf die 11 und 12 können Zwischenschaltkreise 240'' durch Signale PR, PR\, WR0, WR1\ gesteuert werden, welche durch die Schreibsteuerlogik vorgesehen sind. Das Signal CS wird verwendet, um die Zwischenbitleitungen (IBL) 220'' und eine Zwischensourceleitung (ISL) 230'' zum Schreiben zu der Zelle 210'' zu aktivieren. Genauer wird der gemeinsame Bus PL 220'' aktiviert, um einen Vorlade-Strom durch den gemeinsamen Bus 220'' zu treiben. Wie aus dem Zeitverlaufs-Diagramm 250' und dem Speicher 200'' gesehen werden kann, kann der Strom durch den gemeinsamen Bus PL 220' in derselben Richtung unabhängig von den Daten, welche geschrieben werden, getrieben werden. Demnach ist der Vorlade-/SO-Strom ein uni-direktionaler beziehungsweise ein-direktionaler Strom. Dieser Vorlade-Strom stört das magnetische Moment der freien Schicht von der leichten Achse. Die Wortleitung 218'' und die Bitleitung 230'' werden dann aktiviert, um den STT-Strom durch die Bitleitung 230'', den magnetischen Kontakt 212'' und durch den gemeinsamen Bus 220'' zu treiben. Die Reihenfolge, in welcher der STT-Strom die Komponenten 230'', 212'' und 220'' durchtritt, hängt ab von den Daten, welche geschrieben werden. In einigen Ausführungsformen wird dieser Schreibstrom rechtwinklig zu der Ebene durch den magnetischen Kontakt getrieben, bevor das magnetische Moment zurück zum Gleichgewicht abklingen kann. Demnach kann der magnetische Kontakt 212 beschrieben werden unter Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT.
  • Der Speicher 200'' verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170', 200 und 200' gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung von SO-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Kontakts 212'' verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 200'' ist hierarchisch und in der Natur modular. Der Speicher 200'' kann demnach leicht zu größeren Größen und/oder höheren Dichten erweitert werden. Die Schaltkreise können dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 200'' in Speichern höherer Dichte verwendbar sein.
  • 13 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 200''' ab, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. 14 bildet eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufs-Diagramms 250'' für den magnetischen Speicher 200''' ab. Der Speicher 200''' ist analog zu Speichern 100, 150, 200, 200' und 200''. Demzufolge sind analoge Komponenten ähnlich benannt. Der Speicher 200''' weist eine MAT 201''' auf, welche Teil eines Unter-Arrays ist, Zwischenschaltkreise 240'' und Zwischenbitleitungen IPL und IBL, welche analog zu den MATs 180, 180', 200, 200' und 200'', Zwischenschaltkreisen 172 und 172', 240 und 240' und Zwischenbitleitungen 174 und 174' sind. Andere Abschnitte des Speichers 200''' wie beispielsweise andere MATs in dem Unter-Array und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Demzufolge kann der Speicher 200'' (ein) Unter-Array(s) (nicht explizit bezeichnet), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt) aufweisen, welche jeweils analog zu dem Unter-Array 170 und 170', globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 sein können. Zur Klarheit ist nur eine MAT 201''' gezeigt. Die MAT 201''' weist Speicherzellen 210''' auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt 212''' und wenigstens eine Auswahlvorrichtung 214''' aufweisen, jeweils analog zu den Speicherzellen 102, 190, 210, 210' und 210'' zu magnetischen Kontakten 110, 192, 212, 212' und 212'' und den Auswahlvorrichtungen 104, 194, 214, 214' und 214''. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 201''' eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann an die freie Schicht des magnetischen Kontakts 212'''' angrenzen. Die MAT 201''' weist auch gemeinsame Busse (PL) 210''' und Bitleitungen (BL) 230''' auf, welche analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182', 220, 220' und 220'' und Leitungen 184, 230, 230' und 230'' jeweils sind (IPL ist 220'''). Die gemeinsamen Busse 210''' sind so benannt, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 212''' gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 210''' würden demnach aufweisen, benachbart sein zu und/oder treiben beziehungsweise betreiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 212''' über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 200''' weist auch Gates 202''' und 204''' auf, welche durch Signale CS getrieben beziehungsweise betrieben werden. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 200''' die gemeinsamen Busse 200''' parallel zu den Bitleitungen 230''' und rechtwinklig zu den Wortleitungen 218''' sind.
  • Bezug nehmend auf die 13 und 14 können Zwischenschaltkreise 240'' durch Signale PR0, PR0\, PR1, PR1\, WR0 und WR1\ gesteuert werden, welche durch die Schreibsteuerlogik vorgesehen sind. Das Signal CS wird verwendet, um den gemeinsamen Bus 220''' und die Bitleitung 230'' zum Schreiben zu der Zelle 210'' zu aktivieren. Genauer wird der gemeinsame Bus 220''' aktiviert, um einen Vorlade-Strom durch den gemeinsamen Bus 220''' zu treiben. Wie aus dem Zeitverlaufs-Diagramm 250'' und dem Speicher 200''' gesehen werden kann, kann der Strom durch den gemeinsamen Bus 220' in einer Richtung getrieben werden, welche von den Daten, welche geschrieben werden, abhängt. Demnach ist der Vorlade-/SO-Strom ein bi-direktionaler Strom. Dieser Vorlade-Strom stört das magnetische Moment der freien Schicht von der leichten Achse. Die Wortleitung 218' wird dann aktiviert, um es einem STT-Strom zu ermöglichen, durch die Bitleitung 230''', den magnetischen Kontakt 212''' und durch den gemeinsamen Bus 220''' oder umgekehrt getrieben zu werden. Die Reihenfolge, in welcher der STT-Strom die Komponenten 230''', 212''' und 220''' durchläuft, hängt von den Daten, welche geschrieben werden ab. In einigen Ausführungsformen wird dieser Schreibstrom rechtwinklig zu der Ebene durch den magnetischen Kontakt getrieben, bevor das magnetische Moment zurück zum Gleichgewicht abklingen kann. Demnach kann der magnetische Kontakt 212 unter Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT geschrieben beziehungsweise beschrieben werden.
  • Der Speicher 200''' verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170, 200, 200' und 200'' gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung von SO-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Kontakts 212''' verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 200''' ist hierarchisch und in der Natur modular. Der Speicher 200''' kann demnach leicht auf größere Größen und/oder höhere Dichten erweitert werden. Die Schaltkreise können dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 200''' in Speichern höherer Dichte verwendbar sein.
  • 15 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 200'''' ab, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. 18 bildet eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufs-Diagramms 250''' für den magnetischen Speicher 200'''' ab. Der Speicher 200'''' ist analog zu den Speichern 100, 150, 200, 200', 200'' und 200'''. Demzufolge sind analoge Komponenten ähnlich bezeichnet. Der Speicher 200'''' weist eine MAT 201'''' auf, welche Teil eines Unter-Arrays ist, Zwischenschaltkreise 240''' und Zwischenbitleitungen, welche analog zu den MATs 180, 180', 200, 200', 200'', 200''', Zwischenschaltkreisen 172 und 172', 240, 240', 240'' und 240''' und Zwischenbitleitungen 174 und 174' sind. Andere Abschnitte des Speichers 200'''' wie beispielsweise andere MATs in dem Unter-Array und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Demzufolge kann der Speicher 200'''' (ein) Unter-Array(s) aufweisen (nicht explizit bezeichnet), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt), welche jeweils analog zu dem Unter-Array 170 und 170', globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 sein kann. Zur Klarheit ist nur eine MAT 201'''' gezeigt. Die MAT 201'''' weist Speicherzellen 210'''' auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt 212'''' und wenigstens eine Auswahlvorrichtung 214'''' aufweisen, jeweils analog zu den Speicherzellen 102, 190, 210, 210', 210'' und 210''', magnetischen Kontakten 110, 192, 212, 212', 212'' und 212''' und den Auswahlvorrichtungen 104, 194, 214, 214', 214'', und 214'''. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 201'''' ebenso eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann an die freie Schicht des magnetischen Kontakts 212'''' angrenzen. Die MAT 201'''' weist auch gemeinsame Busse (PL) 220'''' und Bitleitungen 230'''' auf, welche jeweils analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182', 220, 220', 220'' und 220''' und Leitungen 184, 230, 230', 230'' und 230''' sind. Die gemeinsamen Busse 220'''' sind so benannt, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 212'''' gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 220'''' würden demnach aufweisen, benachbart sein zu und/oder treiben beziehungsweise, betreiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 212'''' über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 200'''' weist auch Gates 202'''' und 204'''' auf, welche durch Signale CS getrieben beziehungsweise betrieben werden. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 200'''' die gemeinsamen Busse 200'''' parallel zu den Begleitungen 230'''' und rechtwinklig zu den Wortleitungen 218''' sind. Die Zwischenschaltkreise 240''' weisen auch einen lokalen Leseverstärker SA und Schreibtreiberschaltkreise auf. In anderen Ausführungsformen können der Leseverstärker und/oder Schreibtreiberschaltkreise in globalen Schaltkreisen enthalten sein (in 15 nicht gezeigt).
  • Bezug nehmend auf die 15 und 16 können Zwischenschaltkreise 240'''' durch Signale PR, WR0 und WR1\ gesteuert werden, welche durch die Schreibsteuerlogik vorgesehen sind. In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, ist VCB ein halber Weg zwischen Masse und der Versorgungsspannung. Das Signal CS wird verwendet, um den ausgewählten gemeinsamen Bus 200'''' und die Bitleitung 230'''' zum Schreiben zu der Zelle 210''''' zu aktivieren. Der gemeinsame Bus 220'''' wird aktiviert, um einen Vorlade-Strom durch den gemeinsamen Bus 220'''' zu treiben. Wie aus dem Zeitverlaufs-Diagramm 250''' und dem Speicher 200'''' gesehen werden kann, kann der Strom durch den gemeinsamen Bus 220'''' in derselben Richtung unabhängig von den Daten, welche geschrieben werden, getrieben werden. Demnach ist der Vorlade-/SO-Strom ein unidirektionaler beziehungsweise ein-direktionaler Strom. In anderen Ausführungsformen jedoch können Abschnitte des Speichers 200'''' zu CMOS geändert werden für einen bidirektionalen Vorlade-Strom. Dieser Vorlade-Strom stört das magnetische Moment der freien Schicht von seiner leichten Achse. Die Wortleitung 218'''' und die Bitleitung 230'''' werden dann aktiviert, um den STT-Strom durch die Bitleitung 230'''', den magnetischen Kontakt 212'''' und durch den gemeinsamen Bus 220'''' zu treiben. Die Reihenfolge, in welcher der STT-Strom die Komponenten 230'''', 212'''' und 220'''' durchtritt, hängt von den Daten, welche geschrieben werden, und den Signalen WR0 und WR1\. In einigen Ausführungsformen wird dieser Schreibstrom rechtwinklig zu der Ebene durch den magnetischen Kontakt getrieben, bevor das magnetische Moment zurück zum Gleichgewicht abklingen kann. Demnach kann der magnetische Kontakt 212''''' unter Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT geschrieben beziehungsweise beschrieben werden.
  • Der Speicher 200'''' verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170, 200, 200' und 200'' gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung von SO-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Kontakts 212'''' verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 200'''' ist hierarchisch und modular in seiner Natur. Der Speicher 200'''' kann demnach leicht zu größeren Größen und/oder höheren Dichten erweitert werden. Die Schaltkreise können dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 200'''' in Speichern höherer Dichte verwendbar sein.
  • 17 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 200''''' ab, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. 18 bildet eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufs-Diagramms 250'''' für den magnetischen Speicher 200''''' ab. Der Speicher 200''''' ist analog zu den Speichern 100, 150, 200, 200', 200'', 200''' und 200''''. Demzufolge sind analoge Komponenten ähnlich bezeichnet. Der Speicher 200''''' weist eine MAT 201''''' auf, welche Teil eines Unter-Arrays ist, Zwischenschaltkreise 240'''' und Zwischenbitleitungen, welche analog zu den MATs 180, 180', 200, 200', 200'', 200''' und 200'''', Zwischenschaltkreisen 172 und 172', 240, 240', 240'', 240''' und 240'''' und Zwischenbitleitungen 174 und 174' sind. Andere Abschnitte des Speichers 200''''' wie beispielsweise andere MATs in dem Unter-Array und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Demzufolge kann der Speicher 200''''' (ein) Unter-Array(s) aufweisen (nicht explizit bezeichnet), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt), welche jeweils analog zu dem Unter-Array 170 und 170', globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 sein können. Zur Klarheit ist nur eine MAT 201'''''' gezeigt. Die MAT 201'''''' weist Speicherzellen 210'''''' auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt 212'''''' aufweisen und wenigstens eine Auswahlvorrichtung 214'''''' auf, jeweils analog zu den Speicherzellen 102, 190, 210, 210', 210'', 210''', 210'''' und 210''''', magnetischen Kontakten 110, 192, 212, 212', 212'', 212''', 212'''' und 212''''' und den Auswahlvorrichtungen 104, 194, 214, 214', 214'', 214''', 214'''' und 214'''''. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 201'''''' ebenso eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann an die freie Schicht des magnetischen Kontakts 212'''''' angrenzen. Die MAT 201'''''' weist auch gemeinsame Busse (Sourceleitungen) 220''''' und Bitleitungen 230'''''' auf, welche jeweils analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182', 220, 220', 220'', 220''', 220'''' und 220''''' und Leitungen 184, 230, 230', 230'', 230''', 230'''' und 230''''' sind. Die gemeinsamen Busse 220'''''' werden so benannt, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 212'''''' gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 220'''''' würden demnach aufweisen, benachbart sein zu und/oder treiben beziehungsweise betreiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 212''''' über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 200''''' weist ebenso Gates 202''''' und 204''''' auf, welche durch Signale CS getrieben beziehungsweise betrieben werden. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 200''''' die gemeinsamen Busse 220''''' parallel zu den Bitleitungen 230''''' und rechtwinklig zu den Wortleitungen 218''''' sind.
  • Bezug nehmend auf die 17 und 18 können Zwischenschaltkreise 240''''' durch Signale WR0 und WR1\ gesteuert werden, welche durch beziehungsweise für die Schreibsteuerlogik vorgesehen sein können. Das Signal CS wird verwendet, um den ausgewählten gemeinsamen Bus 200''''' und die Bitleitung 230''''' zum Schreiben zu der Zelle 210''''' zu aktivieren. Der gemeinsame Bus 220''''' wird aktiviert, um einen Vorlade-Strom durch den gemeinsamen Bus 220''''' zu treiben. Wie aus dem Zeitverlaufs-Diagramm 250'''' und dem Speicher 200''''' gesehen werden kann, kann der Strom durch den gemeinsamen Bus 220''''' in derselben Richtung getrieben werden unabhängig von den Daten, welche geschrieben werden. Demnach ist der Vorlade-/SO-Strom ein unidirektionaler Strom. Dieser Vorlade-Strom stört das magnetische Moment der freien Schicht aus der leichten Achse. Die Wortleitung 218''''' und die Bitleitung 230''''' werden dann aktiviert, um den STT-Strom durch die Bitleitung 230''''', den magnetischen Kontakt 212''''' und durch den gemeinsamen Bus 220''''' zu treiben. Die Reihenfolge, in welcher der STT-Strom die Komponenten 230''''', 212''''' und 220''''' durchtritt, hängt von den Daten ab, welche geschrieben werden, und den Signalen WR0 und WR1\. In einigen Ausführungsformen wird dieser Schreibstrom rechtwinklig zu der Ebene durch den magnetischen Kontakt getrieben bevor das magnetische Moment zurück zum Gleichgewicht abklingen kann. Demnach kann der magnetische Kontakt 212''''' geschrieben beziehungsweise beschrieben werden unter Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT.
  • Der Speicher 200''''' verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170', 200, 200', 200'', 200''' und 200'''' gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung von SO-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Kontakts 212''''' verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 200''''' ist hierarchisch und in der Natur modular. Der Speicher 200''''' kann demnach leicht erweitert werden zu größeren Größen und/oder höheren Dichten. Die Schaltkreise können dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 200''''' in Speichern höherer Dichte verwendbar sein.
  • 19 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 200'''''' ab, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. Der Speicher 200'''''' ist analog zu den Speichern 100, 150, 200, 200', 200'', 200''', 200'''' und 200'''''. Demzufolge sind analoge Komponenten ähnlich benannt. Der Speicher 200'''''' weist eine MAT 201'''''' auf, welche Teil eines Unter-Arrays ist, Zwischenschaltkreise 240'''''' und Zwischenbitleitungen, welche analog zu den MATs 180, 180', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 200'''' und 200''''', Zwischenschaltkreisen 172 und 172', 240, 240', 240'', 240''' und 240'''' und Zwischenbitleitungen 174 und 174' sind. Andere Abschnitte des Speichers 200'''''' wie beispielsweise andere MATs in dem Unter-Array und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Demzufolge kann der Speicher 200'''''' (ein) Unter-Array(s) (nicht explizit bezeichnet), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt) aufweisen, welche jeweils analog zu dem Unter-Array 170 und 170', globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 sein können. Zur Klarheit ist nur eine MAT 201'''''' gezeigt. Die MAT 201'''''' weist Speicherzellen 210'''''' auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt 212'''''' und wenigstens eine Auswahlvorrichtung 214'''''' aufweisen, analog jeweils zu den Speicherzellen 102, 190, 210, 210', 210'', 210''', 210'''' und 210''''', magnetischen Kontakten 110, 192, 212, 212', 212'', 212''', 212'''' und 212''''' und den Auswahlvorrichtungen 104, 194, 214, 214', 214'', 214''', 214'''' und 214'''''. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 201'''''' ebenso eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann an die freie Schicht des magnetischen Kontakts 212'''''' angrenzen. Die MAT 201'''''' weist auch gemeinsame Busse (PLi, wobei i von 0 bis m ist) 220'''''' und Bitleitungen 230''''''' auf, welche jeweils analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182, 220, 220', 220'', 220''', 220'''' und 220''''' und Leitungen 184, 230, 230', 230'', 230''', 230'''' und 230''''' sind. Die gemeinsamen Busse 220''''' werden so genannt, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 212'''''' gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 220'''''' würden demnach aufweisen, benachbart sein zu und/oder treiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 212'''''' über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 200''''''' weist auch Gates 202'''''' und 204'''''' auf, welche durch Signale CS getrieben beziehungsweise betrieben werden. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 200'''''' die gemeinsamen Busse 200''''' parallel zu den Bitleitungen 230''''' und rechtwinklig zu den Wortleitungen 218''''' sind.
  • Zusätzlich weisen die Zwischenschaltkreise 240'''''' ein Stromspiegelerkennungsschema auf, welches durch ein Leseaktivier(ENR = Read Enable)-Signal getrieben wird. Das Signal CS wird verwendet, um den ausgewählten gemeinsamen Bus 220'''''' und die Bitleitung 230'''''' zum Schreiben zu der Zelle 210'''''' zu aktivieren Es sei festgehalten, dass mehrere Speicherzellen 210'''''' gleichzeitig in dem Speicher 200'''''' geschrieben beziehungsweise beschrieben werden können. Der gemeinsame Bus 220'''''' wird aktiviert, um einen Vorlade-Strom durch den gemeinsamen Bus 220'''''' zu treiben. Dieser Vorlade-Strom stört das magnetische Moment der freien Schicht von der leichten Achse. Die Wortleitung 218'''''' und die Bitleitung 230'''''' werden dann aktiviert, um den STT-Strom durch die Bitleitung 230'''''', den magnetischen Kontakt 212'''''' und durch den gemeinsamen Bus 220'''''' zu treiben. Die Reihenfolge, in welcher der STT-Strom durch die Komponenten 230'''''', 212'''''' und 220'''''' hindurchtritt, hängt von den Daten, welche geschrieben werden, ab. In einigen Ausführungsformen wird der Schreibstrom rechtwinklig zu der Ebene durch den magnetischen Kontakt getrieben, bevor das magnetische Moment zurück zum Gleichgewicht abklingen kann. Demnach kann der magnetische Kontakt 212'''''' geschrieben beziehungsweise beschrieben werden unter Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT.
  • Der Speicher 200'''''' verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170', 200, 200', 200'', 200''', 200'''' und 200''''' gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung von SO-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Kontakts 212'''''' verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 200'''''' ist hierarchisch und modular in der Natur. Der Speicher 200'''''' kann demnach leicht zu größeren Größen und/oder höheren Dichten erweitert werden. Die Schaltkreise können dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 200'''''' in Speichern höherer Dichte verwendbar sein.
  • 20 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 300 ab, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. Der Speicher 300 weist eine MAT 301 auf. Andere Abschnitte des Speichers 300 wie beispielsweise andere MATs in dem Unter-Array, Zwischenschaltkreise und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Der Speicher 300 ist analog zu den Speichern 100, 150, 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 200''''' und 200''''''. Demzufolge weist der Speicher 300 ein Unter-Array (nicht gezeigt), Zwischenschaltkreise (nicht gezeigt), Zwischenbitleitungen (nicht gezeigt), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt) auf, welche jeweils zu dem Unter-Array 170 und 170', Zwischenschaltkreisen 172 und 172', Zwischenbitleitungen 174 und 174', globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 analog sein können. Der Speicher 300 weist eine MAT 301 auf, welche den MATs 180 und 180' entspricht, zur Klarheit ist nur eine MAT 301 gezeigt. Die MAT 301 weist Speicherzellen 310 auf, welche einen magnetischen Kontakt 312 und eine Auswahlvorrichtung 314 aufweisen, analog zu den Speicherzellen 102, 190 und 210, magnetischen Kontakten 110, 192 und 212 und den Auswahlvorrichtungen 104, 194 und 204 jeweils. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 301 auch eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann an die freie Schicht des magnetischen Kontakts 312 angrenzen. Die MAT 301 weist auch gemeinsame Busse (Vorlade-Leitungen PL) 320 und Bitleitungen 330 auf, welche analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182', 220 und Source-/Bit-Leitungen 184 und 230 sind. Die gemeinsamen Busse werden so benannt, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 312 gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 320 würden demnach aufweisen, benachbart sein zu und/oder treiben beziehungsweise betreiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 312 über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 300 weist auch Gates 302 und 304 auf, welche durch Signale CSi betrieben beziehungsweise getrieben werden, wobei i = 0,1, ... m. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 300 die gemeinsamen Busse 320 rechtwinklig zu den Bitleitungen 330 und parallel zu den Wortleitungen 318 sind.
  • Um zu einer Zelle 310 zu schreiben wird ein Strom unter Verwendung des PL-Signals getrieben. Demzufolge wird ein SO-Strom in der Ebene durch die Leitung 320 getrieben, was zu einem SO-Drehmoment auf die freie Schicht des magnetischen Kontakts 312 führt. In einigen Ausführungsformen ist der SO-Strom ein Vorlade-Strom, welcher verwendet wird, um den Zustand der freien Schicht des magnetischen Kontakts 312 aus dem Gleichgewicht zu stören, was ein schnelleres Schalten erlaubt. Wie in 20 gesehen werden kann, können magnetische Zellen 310 entlang der gesamten Zeile durch den gemeinsamen Bus 320 präkonditioniert werden. Die angemessene(n) Speicherzelle(n) 310 wird (werden) über (ein) Wortleitungssignal(e) WLi, welches (welche) über die Wortleitung(en) 318 und CSj getrieben werden, welche verwendet werden um die angemessene(n) Auswahlvorrichtung(en) 302 für die Bitleitung(en) 330 auszuwählen, wobei i 0 – n sein kann und j 1 – m sein kann. Wenn ein Spin-Transfer beim Schreiben zu der (den) Zelle(n) 310 zu verwenden ist, wird ein Spin-Transfer-Strom durch den (die) magnetischen Kontakt(e) 312 über Bitleitungen 330 getrieben. Demnach können die magnetischen Kontakte 312 geschrieben beziehungsweise beschrieben werden unter Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT. Weiterhin können die Speicherzellen 310 entlang einer Zeile durch ein Aktivieren der Bitleitungen 330 beschrieben werden.
  • Der Speicher 300 verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170 und 200s gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung des SO-Drehmoments beim Schalten des magnetischen Kontakts 312 verwendet werden. Das SO-Drehmoment kann mit STT oder separat verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten, insbesondere in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 300 ist hierarchisch in der Natur und kann demnach leicht zu größeren Größen und/oder höheren Dichten erweitert werden. Zusätzlich ist der Speicher 300 modular. Demnach können Schaltkreise dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 300 in Speichern höherer Dichte verwendbar sein. Weiterhin kann eine gesamte Zeile in einem Durchgang geschrieben werden. Als ein Ergebnis kann eine Lesestörung für den Speicher 300 vermieden werden.
  • 21 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 300' ab, welche den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. 22 bildet eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufs-Diagramms 350 für eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts des magnetischen Speichers 300' ab. Der Speicher 300' ist analog zu den Speichern 100, 150, 200s und 300. Demzufolge sind analoge Komponenten ähnlich benannt. Der Speicher 300' weist eine MAT 301' auf, welche Teil eines Unter-Arrays ist, Zwischenschaltkreise 340 und Zwischenbitleitungen REF, welche analog zu den MATs 180, 180', 201s und 301, Zwischenschaltkreisen 172, 172', 240s und Zwischenbitleitungen 174 und 174' sind. Andere Abschnitte des Speichers 300' wie beispielsweise andere MATs in dem Unter-Array und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Demzufolge kann der Speicher 300' (ein) Unter-Array(s) (nicht explizit bezeichnet), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt) aufweisen, welche jeweils analog zu dem Unter-Array 170 und 170', globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 sein können. Zur Klarheit ist nur eine MAT 301' gezeigt. Die MAT 301' weist Speicherzellen 310' auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt 312' und wenigstens eine Auswahlvorrichtung 314 aufweisen, analog jeweils zu den Speicherzellen 102, 190, 210s und 310, magnetischen Kontakten 110, 192, 212 und 312 und den Auswahlvorrichtungen 104, 194, 214s und 314. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 301' auch eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann an die freie Schicht des magnetischen Kontakts 312' angrenzen. Die MAT 301' weist auch gemeinsame Busse (PLi, wobei i von 0 bis n ist) 320' und Bitleitungen 330' auf, welche jeweils analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182', 220s und 320 und Bit-/Sourceleitungen 184, 230s und 330 sind. Die gemeinsamen Busse 320' werden so benannt, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 312' gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 320' würden demnach aufweisen, benachbart sein zu und/oder treiben beziehungsweise betreiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 312' über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 300' weist auch Gates 302' auf, welche durch Signale CS getrieben beziehungsweise betrieben werden. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 300' die gemeinsamen Busse 320' rechtwinklig zu den Bitleitungen 330' und parallel zu den Wortleitungen 318' sind.
  • Bezug nehmend auf die 21 und 22 können Zwischenschaltkreise 340' durch Signale gesteuert werden, welche über globale Bitleitungen (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Weiterhin kann ein lokaler Leseverstärker SA verwendet werden, um Daten zu lesen. Signale PR-W0 und PR-W1 werden verwendet, um den gemeinsamen Bus 320' zu aktivieren. Das Signal CS aktiviert die Bitleitung 330' zum Schreiben zu der Zelle 310'. Genauer wird der gemeinsame Bus 320' aktiviert, um einen Vorlade-Strom durch den gemeinsamen Bus 320' zu treiben. Wie aus den Signalen PR-W0 und PR-W1 und den Verbindungen zwischen VCP, Masse und dem gemeinsamen Bus 320' gesehen werden kann, kann der Strom durch den gemeinsamen Bus 320' in verschiedenen Richtungen basierend auf den Daten, welche geschrieben werden, getrieben werden. Demnach ist der Vorlade-/SO-Strom ein bi-direktionaler Strom. Dieser Vorlade-Strom stört das magnetische Moment der freien Schicht aus der leichten Achse. Die Wortleitung 318' und die Bitleitung 330' werden dann aktiviert, um den STT-Strom durch die Bitleitung 330', den magnetischen Kontakt 312' und den gemeinsamen Bus 320' zu treiben. Die Reihenfolge, in welcher der Schreibstrom durch die Komponenten 330', 312' und 320' hindurchtritt, hängt von den Daten, welche geschrieben werden, ab. In einigen Ausführungsformen wird dieser Schreibstrom rechtwinklig zur Ebene durch den magnetischen Kontakt getrieben, bevor das magnetische Moment zurück zum Gleichgewicht abklingen kann. Demnach kann der magnetische Kontakt 312' unter Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT geschrieben beziehungsweise beschrieben werden. Weiterhin können die Speicherzellen 310' entlang einer Zeile durch ein Zykeln durch die Spalten/ein Aktivieren der Bitleitungen 330' geschrieben werden.
  • Der Speicher 300' verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170', 200s und 300 gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung des SO-Drehmoments beim Schalten des magnetischen Kontakts 312' verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 300' ist hierarchisch und modular in der Natur. Der Speicher 300' kann demnach leicht zu größeren Größen und/oder höheren Dichten erweitert werden. Die Schaltkreise können dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 300' in Speichern höherer Dichte verwendbar sein. Weiterhin kann eine ganze Zeile in einem Durchlauf geschrieben werden. Als ein Ergebnis kann eine Lesestörung für den Speicher 300' verringert oder vermieden werden.
  • 23 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 300'' ab, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. 24 bildet eine beispielhafte Ausführungsform eines Zeitverlaufs- bzw. Zeitvorgabe-Diagramms 350' für eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts des magnetischen Speichers 300'' ab. Der Speicher 300'' ist analog zu den Speichern 100, 150, 200s, 300 und 300'. Demzufolge sind analoge Komponenten ähnlich benannt. Der Speicher 300'' weist eine MAT 301'', welche Teil eines Unter-Arrays ist, Zwischenschaltungen 340' und Zwischenbitleitungen (beispielsweise ein REF-Signal tragend) auf, welche analog zu den MATs 180, 180', 201s, 301 und 301', Zwischenschaltkreisen 172, 172', 240s, 340 und 340' und Zwischenbitleitungen 174 und 174' sind. Andere Abschnitte des Speichers 300'' wie beispielsweise andere MATs in dem Unter-Array und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Demzufolge kann der Speicher 300'' (ein) Unter-Array(s) (nicht explizit bezeichnet), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt) aufweisen, welche jeweils analog zu dem Unter-Array 170 und 170', globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 sein können. Zur Klarheit ist nur eine MAT 301'' gezeigt. Die MAT 301'' weist Speicherzellen 310'' auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt 312'' und wenigstens eine Auswahlvorrichtung 314'' aufweisen, analog jeweils zu den Speicherzellen 102, 190, 210s, 310 und 310', magnetischen Kontakten 110, 192, 212s, 312 und 312' und den Auswahlvorrichtungen 104, 194, 214s, 314 und 314'. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 301'' auch eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann an die freie Schicht des magnetischen Kontakts 312'' angrenzen. Die MAT 301'' weist auch gemeinsame Busse (PL) 320'' und Bitleitungen 330'' auf, welche jeweils analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182', 220s, 320 und 320' und Bit-/Sourceleitungen 184, 230s, 330 und 330' sind. Die gemeinsamen Busse 320'' werden so benannt, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 312'' gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 320'' würden demnach aufweisen, benachbart sein zu und/oder treiben beziehungsweise betreiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 312'' über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 300'' weist auch Gates 302'' auf, welche durch Signale CS getrieben beziehungsweise betrieben werden. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 300'' die gemeinsamen Busse 320'' rechtwinklig zu den Bitleitungen 330'' und parallel zu den Wortleitungen 318'' sind.
  • Bezug nehmend auf die 23 und 24 können Zwischenschaltkreise 340'' durch Signale gesteuert werden, welche über globale Bitleitungen (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Weiterhin kann ein lokaler Leseverstärker SA verwendet werden, um Daten zu lesen. Ein Signal PR-Wis wird verwendet, um den gemeinsamen Bus 320'' zu aktivieren. Das Signal CS aktiviert die Bitleitung 330' zum Schreiben zu der Zelle 310'. Genauer wird der gemeinsame Bus 320'' aktiviert, um einen Vorlade-Strom über das Signal PR-W zu tragen. Wie aus dem Signal PR-W in dem Zeitverlaufs-Diagramm 315 und der Verbindung zwischen VCP und dem gemeinsamen Bus 320'' gesehen werden kann, kann der Strom durch den gemeinsamen Bus 320'' in derselben Richtung getrieben werden, auch wenn unterschiedliche Daten geschrieben werden. Demnach ist der Vorlade-/SO-Strom ein uni-direktionaler Strom. Dieser Vorlade-Strom stört das magnetische Moment der freien Schicht aus der leichten Achse. Die Wortleitung 318'' und die Bitleitung 330'' werden dann aktiviert, um den STT-Strom durch die Bitleitung 330'', den magnetischen Kontakt 312'' und den gemeinsamen Bus 320'' zu treiben. Die Reihenfolge, in welcher der Schreibstrom durch die Komponenten 330'', 312'' und 320'' hindurchtritt, hängt ab von den Daten ab, welche geschrieben werden. In einigen Ausführungsformen wird dieser Schreibstrom rechtwinklig zu der Ebene durch den magnetischen Kontakt getrieben, bevor das magnetische Moment zurück zum Gleichgewicht abklingen kann. Demnach kann der magnetische Kontakt 312'' unter Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT geschrieben beziehungsweise beschrieben werden. Weiterhin können die Speicherzellen 310'' entlang einer Zeile durch ein Zykeln durch die Spalten/ein Aktivieren der Bitleitungen 330'' geschrieben werden.
  • Der Speicher 300'' verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170', 200s, 300 und 300' gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung von SO-Drehmoment verwendet werden beim Schalten des magnetischen Kontakts 312''. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 300'' ist hierarchisch und in der Natur modular. Der Speicher 300'' kann demnach leicht zu größeren Größen und/oder höheren Dichten erweitert werden. Die Schaltkreise können dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 300'' in Speichern höherer Dichte verwendbar sein. Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen eine gesamte Zeile in einem Durchlauf beziehungsweise Durchgang geschrieben werden. Als ein Ergebnis kann eine Lesestörung für den Speicher 300'' verringert oder vermieden werden. Zusätzlich können weniger Transistoren verwendet werden als beispielsweise im Speicher 300'.
  • 25 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 300'' ab, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. Der Speicher 300'' ist analog zu den Speichern 100, 150, 200s, 300, 300' und 300''. Demzufolge sind analoge Komponenten ähnlich bezeichnet. Der Speicher 300''' weist MATs 301''' auf, welche in zwei Bänken in der gezeigten Ausführungsform gebildet sind. Jede Bank ist n-Wortleitungen tief (d. h. hat n Zeilen) und vier Bitleitungen breit (d. h. hat vier Spalten). In einer anderen Ausführungsform jedoch kann jede Bank/MAT 301''' eine andere Anzahl von Zeilen und/oder Spalten haben. Der Speicher 300'''' weist ebenfalls Zwischenschaltkreise 340'' und Zwischenbitleitungen IBL0, IBL1, IBL2 und IBL3 auf, welche analog zu den MATs 180, 180', 201s, 301 und 301', Zwischenschaltkreisen 172, 172', 240s, 340 und 340' und Zwischenbitleitungen 174 und 174' sind. Andere Abschnitte des Speichers 300''' wie beispielsweise andere MATs und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Demzufolge kann der Speicher 300''' (ein) Unter-Array(s), globale Bitleitungen (nicht gezeigt) und globale Schaltkreise (nicht gezeigt) aufweisen, welche jeweils analog zu dem Unter-Array 170 und 170', globalen Bitleitungen 162, 164, 166, 168, 166' und 168' und globalen Schaltkreisen 160 sein können. Zur Klarheit sind nur zwei MATs 301 gezeigt. Jede MAT 301 weist Speicherzellen 310''' auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt 312''' und wenigstens eine Auswahlvorrichtung 314''' aufweisen, jeweils analog zu den Speicherzellen 102, 190, 210s, 310, 310' und 310'', magnetischen Kontakten 110, 192, 212s, 312, 312' und 312''' und den Auswahlvorrichtungen 104, 194, 214s, 314, 314' und 314''. Obwohl nicht gezeigt, weist die MAT 301''' auch eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122 auf. Die aktive SO-Schicht kann an die freie Schicht des magnetischen Kontakts 312''' angrenzen. Die MAT 301''' weist auch gemeinsame Busse 320''' (PRi, wobei i von 0 bis n ist) und Bitleitungen 330''' auf, welche jeweils analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182', 220s, 320, 320' und 320'' und einer Bit-/Sourceleitung 184, 230s, 330, 330' und 330'' sind. Die gemeinsamen Busse 320''' werden so benannt, da diese Leitungen mit dem magnetischen Kontakt 312''' gekoppelt sind. Die gemeinsamen Busse 320''' würden demnach aufweisen, benachbart sein zu und/oder betreiben beziehungsweise treiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 312''' über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 300''' weist auch Gates 300'' auf, welche durch Signale CS getrieben beziehungsweise betrieben werden. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 300'' die gemeinsamen Busse 320'' rechtwinklig zu den Bitleitungen 330'' und parallel zu den Wortleitungen 318'' sind.
  • Zwischenschaltkreise 340'' können durch Signale gesteuert werden, welche über globale Bitleitungen (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Wie die Speicher 300, 300' und 300'', werden die gemeinsamen Busse 320'' aktiviert, um eine Vorlade-Strom zu tragen. Der Strom kann durch den gemeinsamen Bus 320'' in derselben Richtung getrieben werden, auch wenn unterschiedliche Daten geschrieben werden. Demnach kann der Vorlade-/SO-Strom ein uni-direktionaler Strom sein, welcher das magnetische Moment der freien Schicht aus der leichten Achse stört. Die Wortleitung 318''' und die Bitleitung 330''' werden dann aktiviert, um den STT-Strom durch den magnetischen Kontakt 312'' in der angemessenen Richtung für die Daten, welche geschrieben werden, zu treiben. Demnach kann der magnetische Kontakt 312''' geschrieben beziehungsweise beschrieben werden unter Verwendung einer Kombination von SO-Wechselwirkung und STT. Ferner können die Speicherzellen 310''' entlang einer Zeile durch ein Zykeln durch die Spalten/ein Aktivieren der Bitleitungen 330''' geschrieben werden.
  • Der Speicher 300'' verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170', 200s, 300, 310' und 310'' gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung von SO-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Kontakts 312''' verwendet werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment-Schalten in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 300''' ist hierarchisch und in der Natur modular. Der Speicher 300''' kann demnach leicht zu größeren Größen und/oder höheren Dichten erweitert werden. Die Schaltkreise können dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 300''' in Speichern höherer Dichte verwendbar sein. Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen eine gesamte Zeile in einem Durchlauf geschrieben werden. Als ein Ergebnis kann eine Lesestörung für den Speicher 300''' verringert oder vermieden werden.
  • 26 bildet eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 300'''' ab, welcher den Spin-Transfer-Effekt in Verbindung mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung zum Schalten einsetzt. Der Speicher 300''''' ist analog zu den Speichern 100, 150, 200s, 300, 300', 300'' und 300'''. Demzufolge sind analoge Komponenten ähnlich benannt. Der Speicher 300'''' weist eine MAT 301'''' auf, welche analog zu der MAT 301 ist, welche in 20 abgebildet ist. In einer anderen Ausführungsform jedoch können andere MATs einschließlich jedoch nicht beschränkt auf die MATs 180, 180', 201s, 301, 301' und 301'' eingesetzt werden. Andere Abschnitte des Speichers 300'''' wie beispielsweise andere MATs, bestimmte Zwischenschaltkreise und globale Schaltkreise sind nicht gezeigt. Jede MAT 301'''' weist Speicherzellen 310'''' auf, welche wenigstens einen magnetischen Kontakt 312'''' und wenigstens eine Auswahlvorrichtung 314'''' analog jeweils zu den Speicherzellen 102, 190, 210s, 310, 310', 310'' und 310''', den magnetischen Kontakten 110, 192, 212s, 312, 312', 312'' und 312'''' und den Auswahlvorrichtungen 104, 194, 214s, 314, 314', 314'' und 314''' sind. Obwohl nicht gezeigt, zeigt die MAT 301'''' ebenso eine aktive SO-Schicht analog zu der aktiven SO-Schicht 122. Die aktive SO-Schicht kann an die Schicht des magnetischen Kontakts 312'''' angrenzen. Die MAT 301'''' weist gemeinsame Busse 320'''' und Bitleitungen 330'''' auf, welche analog zu gemeinsamen Bussen 182, 182', 220s, 320, 320', 320'' und 320''s und Bit-/Sourceleitungen 184, 230s, 330, 330'; 330'' und 330''' jeweils sind. Die gemeinsamen Busse 320'''' können aufweisen, benachbart sein zu und/oder treiben die aktiven SO-Schichten (nicht gezeigt), welche beim Schreiben zu den magnetischen Kontakten 312'''' über SO-Drehmoment verwendet werden. Der Speicher 300'''' weist auch Gates 302'''' auf, welche durch Signale CS getrieben werden. Es sei festgehalten, dass in dem Speicher 300'''' die gemeinsamen Busse 320''' rechtwinklig zu den Bitleitungen 330''' und parallel zu den Wortleitungen 318''' sind.
  • Im Allgemeinen fungiert der Speicher 300'''' in einer analogen Art und Weise zu den Speichern 300, 300', 300'' und 300'''. Der Speicher 300'''' jedoch weist auch eine Schreibtreiberschaltung mit einer Auffrisch- und Schreib-Maskierfunktion 360 und 370 auf. Die Schreibtreiber 360 und/oder 370 können in Verbindung mit einem Schreiben zu dem Speicher 300'''' verwendet werden. In einigen anderen Ausführungsformen können die Schaltungen 360 und/oder 370 mit anderen Speichern verwendet werden einschließlich jedoch nicht beschränkt auf die Speicher 100, 150, 200s, 300, 300', 300'' und 300'''. Die Schaltung 360 kann verwendet werden zum Lesen gefolgt durch Schreiben (Lesen-Modifizieren-Schreiben beziehungsweise Read-Modify-Write) oder Lesen gefolgt durch Auffrischen (Wiederschreiben der gleichen Daten) durch angemessenes Schalten zwischen DM und DM\. Die Schaltung 370 kann verwendet werden, um die Schreiboperation durch ein Aktivieren von DM zu maskieren. Eine Leseoperation kann einer Schreiboperation (Read-Modify-Write) in einer n-bitbreiten parallelen Speicherzugriff erfolgen. Ein oder mehrere Bits können von einem Modifiziertwerden maskiert werden durch ein Aktivieren jedes DM-Signals für diese Bits. Ähnlich kann DM während einer Schreiboperation aktiv sein. Diese Bits mit DM-aktiv werden maskiert und verbleiben unmodifiziert. Für n-Bits, wird es DM<0>, DM<1>, DM<2>, ... DM<n – 1> geben, um jede Schreibtreiberschaltung zu steuern.
  • Der Speicher 300'''' verwendet die Vorzüge der Speicher 100, 150, 170', 200s, 300, 310', 300'' und 300''' gemeinsam. Insbesondere kann die Verwendung von SO-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Kontakts 312'''' verwendet werden. Das Spin-Orbit-Drehmoment-Schalten in Verbindung mit STT-Schalten kann die Schaltzeit und die Schreibfehlerrate verringern. Der Speicher 300'''' ist hierarchisch und modular in der Natur. Der Speicher 300'''' kann demnach leicht erweitert werden auf größere Größen und/oder höhere Dichten. Die Schaltkreise können dupliziert und hinzugefügt werden, um größere Speicher zu bauen. Demzufolge kann der Speicher 300'''' in Speichern höherer Dichte verwendbar sein. Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen eine gesamte Zeile in einem Durchgang geschrieben werden. Als ein Ergebnis kann eine Lesestörung für den Speicher 300'''' verringert oder vermieden werden. Zusätzlich können Masken 360 und/oder 370 verwendet werden, um die Zellen, welche geschrieben werden, zu steuern.
  • 27 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens 400 zum Bereitstellen eines magnetischen Speichers darstellt beziehungsweise abbildet, welcher (einen) magnetische(n) Kontakt(e) hat, welcher (welche) unter Verwendung von Spin-Bahn-Wechselwirkung geschaltet wird (werden). Zur Vereinfachung können einige Schritte ausgelassen sein, kombiniert sein und/oder verschachtelt sein. Das Verfahren 400 ist in dem Kontext des magnetischen Speichers 100 beschrieben. Das Verfahren 400 jedoch kann verwendet werden, um andere magnetische Speicher einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf die magnetischen Speicher 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 200''''', 200'''''', 300, 300', 300'', 300''' und/oder 300'''' vorzusehen.
  • Die MATs 180 sind für den Speicher über Schritt 402 vorgesehen. Schritt 402 weist ein Bilden von Speicherzellen 190, magnetischen Kontakten 192, gemeinsamen Bussen 182 und Bitleitungen 182 auf. Wortleitungen und andere Schaltkreise für die MAT 180 werden ebenso in Schritt 402 vorgesehen. Zwischenschaltkreise wie beispielsweise der Schaltkreis 172' wird über Schritt 404 vorgesehen. Globale Bitleitungen und globale Schaltkreise können dann jeweils in den Schritten 406 und 408 vorgesehen werden.
  • Demnach können unter Verwendung des Verfahrens 400 die Vorzüge eines oder mehrerer der magnetischen Speicher 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 200''''', 200'''''', 300, 300', 300'', 300''' und 300'''' hergestellt werden. Demzufolge können die Vorzüge eines oder mehrerer der Speicher 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 200''''', 200'''''', 300, 300', 300'', 300''' und/oder 300'''' erreicht werden.
  • 28 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens 450 zum Programmieren (eines) magnetischen (magnetischer) Kontakt(e) abbildet, welcher (welche) unter Verwendung von Spin-Bahn-Wechselwirkung geschaltet wird (werden). Das Verfahren 450 kann mit einem oder mehreren der Speicher 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 200''''', 200'''''', 300, 300', 300'', 300''' und/oder 300'''' verwendet werden. Zur Vereinfachung können einige Schritte ausgelassen, kombiniert und/oder verschachtelt werden. Das Verfahren 450 wird in dem Kontext des magnetischen Speichers 100 beschrieben. Das Verfahren 450 kann jedoch mit anderen magnetischen Kontakten einschließlich jedoch nicht beschränkt auf die magnetischen Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300''' und/oder 300'''' verwendet werden.
  • Der (die) magnetische(n) Kontakt(e), welcher erwünscht ist zu schreiben, werden über Schritt 452 ausgewählt. In einigen Ausführungsformen wird Schritt 452 durch eine Kombination von Decodierschaltkreisen, Zwischenschaltkreisen, globalen Schaltkreisen und/oder Masken durchgeführt. Demnach wird die Sektion der MAT(s), welche erwünscht ist, programmiert zu werden, in Schritt 402 bestimmt.
  • Ein Vorlade-Strom wird durch den (die) gemeinsamen Bus(se) für den (die) ausgewählte(n) magnetischen Kontakt(e) über Schritt 454 getrieben. Der Vorlade-Strom ist generell ein in der Ebene- beziehungsweise In-Plane-Spin-Bahn-Schreibstrom. Schritt 454 weist typischerweise ein Aktivieren des gemeinsamen Busses mit dem Signal für das angemessene Gate und ein Treiben des Stromes durch den (die) gemeinsamen Bus(se) auf. In einigen Ausführungsformen ist der Vorlade-Strom, welcher in Schritt 454 getrieben wird, ein ein-direktionaler beziehungsweise uni-direktionaler Strom, während in anderen Ausführungsformen der Vorlade-Strom bi-direktional sein kann. Der Vorlade-Strom kann als ein Puls angewandt werden. Die Dauer und der Anstieg des Pulses können als kurz erwünscht sein, beispielsweise nicht mehr als 0,1–3 Nanosekunden für ein Spin-Bahn-Wechselwirkung assistiertes beziehungsweise unterstütztes Schalten. In anderen Ausführungsformen können andere Pulsdauern verwendet werden. Der Vorlade-Strom, welche in Schritt 454 getrieben wird, kann verwendet werden, um den ausgewählten magnetischen Kontakt aus dem Gleichgewicht zu stören.
  • Ein Spin-Transfer-Drehmoment-Schreibstrom wird optional durch den magnetischen Kontaktüberschritt 456 getrieben. Der Strom in Schritt 456 kann auch als ein Puls angewandt werden. Schritt 456 kann durch ein Aktivieren der angemessenen Bit-/Sourceleitungen und Wortleitungen begleitet werden. Demnach kann das Schreiben der Zellen unter Verwendung der Schritte 452 und 454 vollendet werden.
  • Demnach können unter Verwendung des Verfahrens 450 die magnetischen Speicher 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 200''''', 200'''''', 300, 300', 300'', 300''' und/oder 300'''' programmiert werden. Demnach können die Vorzüge der magnetischen Speicher 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 200''''', 200'''''', 300, 300', 300'', 300''' und/oder 300'''' erreicht werden.
  • Ein Verfahren und System zum Bereitstellen eines magnetischen Speichers, welcher die SO-Wechselwirkung einsetzt und welcher hierarchisch und/oder modular ist, wurde beschrieben. Verschiedene Kombinationen von Merkmalen in den magnetischen Speichern 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 200''''', 200'''''', 300, 300', 300'', 300''' und/oder 300'''' können kombiniert werden. Das Verfahren und System wurde in Übereinstimmung mit den beispielhaften Ausführungsformen, welche gezeigt sind, beschrieben, und ein Fachmann wird leicht erkennen, dass es Variationen beziehungsweise Abwandlungen in den Ausführungsformen geben kann, und dass eine beliebige Abwandlung beziehungsweise Variation innerhalb des Gedankens und Umfangs des Verfahrens und Systems wäre. Demzufolge können viele Abwandlungen durch einen Fachmann getätigt werden, ohne von dem Gedanken und Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims (25)

  1. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300''''), der Folgendes aufweist: Eine Mehrzahl von Speicher-Array-Kacheln (MATs) (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300'''''), wobei jede der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') eine Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330'''''), eine Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') und eine Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') aufweist, wobei jede der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') wenigstens eine Auswahlvorrichtung (104, 194, 214–214'''''', 314–314''''') und wenigstens einen Abschnitt einer aktiven Spin-Bahn-Wechselwirkungs(SO)-Schicht (122) benachbart zu dem wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') aufweist, wobei der wenigstens eine Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) konfiguriert ist, um ein SO-Drehmoment auf wenigstens einen Abschnitt des wenigstens einen magnetischen Kontakts (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') auszuüben aufgrund wenigstens eines SO-Stroms, welcher durch den wenigstens einen Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) hindurchtritt, wobei der wenigstens eine magnetische Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') programmierbar ist unter Verwendung wenigstens einen Schreibstroms, welcher durch den wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') getrieben wird und den wenigstens einen SO-Strom, welcher für den wenigstens einen Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122), die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330''''') und die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318'''''), welche der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') entsprechen, vorgesehen ist; Zwischenschaltkreise (172, 172', 240–240'''''', 340–340''''') zum Steuern von Leseoperationen und Schreiboperationen innerhalb der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300'''''); eine Mehrzahl von globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168'), wobei jede der globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168') einem Abschnitt der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') entspricht; globale Schaltkreise zum Auswählen und Treiben eines Abschnitts der Mehrzahl von globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168') für die Leseoperationen und die Schreiboperationen.
  2. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 1, wobei jeder des wenigstens einen magnetischen Kontaktes (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') eine Referenzschicht, eine nichtmagnetische Abstandsschicht (114) und eine freie Schicht aufweist, wobei die freie Schicht magnetisch ist, die nichtmagnetische Abstandsschicht (114) zwischen der Referenzschicht und der freien Schicht ist, und wobei der wenigstens eine Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) benachbart zu der freien Schicht ist.
  3. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 1, wobei jede der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') eine Mehrzahl von gemeinsamen Bussen aufweist, wobei jeder der Mehrzahl von gemeinsamen Bussen mit einem Abschnitt der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') gekoppelt ist, die den Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) aufweisen und zum Tragen des SO-Stroms.
  4. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 3, wobei der SO-Strom ein Präkonditionierungsstrom ist.
  5. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 4, wobei der Präkonditionierungsstrom ein bi-direktionaler Strom ist, welcher eine Richtung hat, welche von Daten abhängt, welche zu einem Abschnitt der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') geschrieben wird.
  6. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 4, wobei der Präkonditionierungsstrom ein ein-direktionaler Strom ist.
  7. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 3, wobei die Mehrzahl von gemeinsamen Bussen einer Mehrzahl von Sourceleitungen entspricht, und wobei die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') mit der Mehrzahl von Auswahlvorrichtungen (104, 194, 214–214'''''', 314–314''''') gekoppelt ist, und die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330''''') mit der Mehrzahl von Auswahlvorrichtungen (104, 194, 214–214'''''', 314–314''''') gekoppelt ist.
  8. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 7, wobei die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330''''') rechtwinklig zu der Mehrzahl von gemeinsamen Bussen ist.
  9. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 7, wobei die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330''''') parallel zu der Mehrzahl von gemeinsamen Bussen ist.
  10. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 3, wobei die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330'''''), die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') und die Mehrzahl von gemeinsamen Bussen derart konfiguriert sind, dass eine beliebige magnetische Speicherzelle der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') individuell zum Lesen und Schreiben ausgewählt werden kann.
  11. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 3, wobei die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330'''''), die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') und die Mehrzahl von gemeinsamen Bussen derart konfiguriert sind, dass eine bestimmte Anzahl der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') zum Lesen und Schreiben als eine Gruppe ausgewählt werden kann.
  12. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 3, wobei die Zwischenschaltkreise (172, 172', 240–240'''''', 340–340'''''), die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330'''''), die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') und die Mehrzahl von gemeinsamen Bussen derart konfiguriert sind, dass ein Abschnitt der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') gelesen, modifiziert und wiederbeschrieben werden kann.
  13. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 12, wobei die Zwischenschaltkreise (172, 172', 240–240'''''', 340–340''''') weiterhin Lese-Modifizier-Schreib-Masken-Schaltkreise aufweisen.
  14. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 3, wobei die Zwischenschaltkreise (172, 172', 240–240'''''', 340–340'''''), die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330'''''), die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') und die Mehrzahl von gemeinsamen Bussen derart konfiguriert sind, dass ein Abschnitt der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') nur gelesen und aufgefrischt werden kann.
  15. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 14, wobei die Zwischenschaltkreise (172, 172', 240–240'''''', 340–340''''') weiterhin Auffrisch- und Schreib-Masken-Schaltkreise aufweisen.
  16. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschaltkreise (172, 172', 240–240'''''', 340–340''''') weiterhin eine Mehrzahl von Zwischentreiber-/Erkennungs-Schaltkreisen und lokalen Decodierschaltkreisen aufweisen, wobei die Mehrzahl von Zwischentreiber-/Erkennungs-Schaltkreisen zum Treiben wenigstens einer von Leseoperationen und Schreiboperationen in der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') ist, wobei jeder der Mehrzahl von Zwischentreiber-/Erkennungs-Schaltkreisen einem dritten Abschnitt der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') entspricht, wobei die lokalen Decodierschaltkreise zum Auswählen wenigstens einer ausgewählten MAT der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') und wenigstens einer der Speicherzellen in der wenigstens einen ausgewählten MAT sind.
  17. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 15, wobei die Zwischenschaltkreise (172, 172', 240–240'''''', 340–340''''') weiterhin Folgendes aufweisen: Eine Mehrzahl von Zwischenlesetreibern und eine Mehrzahl von Zwischenschreibtreibern, wobei jeder der Mehrzahl von Zwischenlesetreibern zum Steuern von Leseoperationen in einem dritten Abschnitt der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') ist, und jeder der Mehrzahl von Schreibtreibern zum Treiben der Schreiboperationen in einem vierten Abschnitt der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') ist.
  18. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168') einen ersten Widerstand hat, die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') einen zweiten Widerstand hat und die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330''''') einen dritten Widerstand hat, wobei der erste Widerstand geringer ist als der zweite Widerstand und der dritte Widerstand.
  19. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') weiterhin Folgendes aufweist: eine erste Bank; und eine zweite Bank, unterschiedlich von der ersten Bank.
  20. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300'''') nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Abschnitt der Mehrzahl von Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') einen einzelnen Transistor und einen einzelnen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') aufweist.
  21. Magnetischer Speicher (100, 200–200'''''', 300–300''''), der Folgendes aufweist: Eine Mehrzahl von Memory-Array-Kacheln (MATs) (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300'''''), wobei jede der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') eine Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310'''''), eine Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330'''''), eine Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') und eine Mehrzahl von gemeinsamen Bussen zum Tragen eines Präkonditionierungsstromes aufweist, wobei jede der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') und wenigstens eine Auswahlvorrichtung (104, 194, 214–214'''''', 314–314''''') und wenigstens einen Abschnitt einer aktiven Spin-Bahn-Wechselwirkungs (SO)-Schicht (122) benachbart zu dem wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') aufweist, wobei wenigstens der Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) konfiguriert ist, um ein SO-Drehmoment auf wenigstens einen Abschnitt des wenigstens einen magnetischen Kontakts (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') aufgrund des Präkonditionierungsstroms, welcher durch wenigstens den Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) hindurchtritt, auszuüben, wobei jeder der Mehrzahl von gemeinsamen Bussen mit einem Abschnitt der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') gekoppelt ist, einschließlich dem Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) und zum Tragen des Präkonditionierungsstroms; wobei der wenigstens eine magnetische Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') programmierbar ist unter Verwendung wenigstens eines Schreibstromes, welcher durch den wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') getrieben wird, und den Präkonditionierungsstrom, welcher für den wenigstens Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) vorgesehen ist, wobei die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330''''') und die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') entsprechen; Zwischenschaltkreise (172, 172', 240–240'''''', 340–340''''') zum Steuern von Leseoperationen und Schreiboperationen innerhalb der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300'''''), wobei die Zwischenschaltkreise (172, 172', 240–240'''''', 340–340''''') weiterhin Zwischentreiber-/Erkennungsschaltkreise und lokale Decodierschaltkreise aufweisen; eine Mehrzahl von globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168'), wobei jede der Mehrzahl von globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168') einem Abschnitt der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') entspricht, wobei die Mehrzahl von globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168') einen ersten Widerstand hat, die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') einen zweiten Widerstand hat und die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330''''') einen dritten Widerstand hat, wobei der erste Widerstand geringer ist als der zweite Widerstand und der dritte Widerstand; globale Schaltkreise zum Auswählen und Treiben eines Abschnitts der Mehrzahl von globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168') für die Leseoperationen und die Schreiboperationen.
  22. Verfahren zum Bereitstellen eines magnetischen Speichers (100, 200–200'''''', 300–300''''), das Folgendes aufweist: ein Bereitstellen einer Mehrzahl von Speicher-Array-Kacheln (MATs) (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300'''''), wobei jedes der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') eine Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330'''''), eine Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') und eine Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') aufweist, wobei jede der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–210'''''', 310–310'''''), wenigstens eine Auswahlvorrichtung (104, 194, 214–214'''''', 314–314''''') und wenigstens einen Abschnitt einer aktiven Spin-Bahn-Wechselwirkungs(SO)-Schicht (122) benachbart zu dem wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') aufweist, wobei wenigstens der Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) konfiguriert ist, um ein SO-Drehmoment auf wenigstens einen Abschnitt des wenigstens einen magnetischen Kontakts (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') auszuüben aufgrund eines SO-Stroms, welcher durch den wenigstens einen Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) hindurchtritt, wobei der wenigstens eine magnetische Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') programmierbar ist unter Verwendung wenigstens eines Schreibstromes, welcher durch den wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') getrieben wird und den SO-Strom, welcher für wenigstens den Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122), die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330''''') und die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318'''''), welche der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') entsprechen, vorgesehen ist; ein Bereitstellen von Zwischenschaltkreisen (172, 172', 240–240'''''', 340–340''''') zum Steuern von Leseoperationen und Schreiboperationen innerhalb der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300'''''); ein Bereitstellen einer Mehrzahl von globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168'), wobei jede der globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168') einem Abschnitt der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') entspricht; und ein Bereitstellen von globalen Schaltkreisen zum Auswählen und Treiben eines Abschnitts der Mehrzahl von globalen Bitleitungen (162, 164, 166, 168, 166', 168') für die Leseoperationen und die Schreiboperationen.
  23. Verfahren zum Programmieren eines magnetischen Speichers (100, 200–200'''''', 300–300''''), welcher eine Mehrzahl magnetischen Kontakten (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') aufweist, wobei jeder der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') eine Datenspeicherschicht aufweist, wobei die Datenspeicherschicht magnetisch ist, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: ein Treiben eines Vorladestroms durch wenigstens einen einer Mehrzahl von gemeinsamen Bussen in wenigstens einer Speicher-Array-Kachel einer Mehrzahl von Speicher-Array-Kacheln (MATs) (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300'''''), wobei jede der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') die Mehrzahl von gemeinsamen Bussen, eine Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330'''''), eine Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318''''') und eine Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') aufweist, wobei jeder der Mehrzahl von gemeinsamen Bussen wenigstens einen Abschnitt einer aktiven Spin-Bahn-Wechselwirkungs(SO)-Schicht (122) benachbart zu dem magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') aufweist, wobei jede der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312'''''), wenigstens eine Auswahlvorrichtung (104, 194, 214–214'''''', 314–314''''') und wenigstens einen Abschnitt einer aktiven Spin-Bahn-Wechselwirkungs(SO)-Schicht (122) benachbart zu dem magnetischen Kontakt (110, 192, 212'''''', 312–312''''') aufweist, wobei der wenigstens eine Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) konfiguriert ist, um ein SO-Drehmoment auf wenigstens einen Abschnitt des magnetischen Kontakts (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') aufgrund eines Präkonditionierungsstroms, welcher durch wenigstens den Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122) hindurchtritt, auszuüben, wobei der wenigstens eine magnetische Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') programmierbar ist unter Verwendung wenigstens eines Schreibstroms, welcher durch den wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') getrieben wird, und den Präkonditionierungsstrom, welcher wenigstens für den Abschnitt der aktiven SO-Schicht (122), die Mehrzahl von Bitleitungen (184, 230–230'''''', 330–330''''') und die Mehrzahl von Wortleitungen (218–218'''''', 318–318'''''), welche der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') entsprechen, vorgesehen ist, wobei der wenigstens eine der Mehrzahl von gemeinsamen Bussen wenigstens einer ausgewählten magnetischen Speicherzelle der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen (102, 190, 210–210'''''', 310–310''''') entspricht; ein Treiben des wenigstens einen Schreibstroms durch den wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 192, 212–212'''''', 312–312''''') der wenigstens einen ausgewählten magnetischen Speicherzelle.
  24. Verfahren nach Anspruch 22, das weiterhin Folgendes aufweist: ein Auswählen der wenigstens einen ausgewählten magnetischen Speicherzelle.
  25. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt des Auswählens der wenigstens einen ausgewählten magnetischen Speicherzelle durchgeführt wird unter Verwendung von Zwischenschaltkreisen (172, 172', 240–240'''''', 340–340'''''), welche wenigstens einer der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') entsprechen, wobei die wenigstens eine der Mehrzahl von MATs (180, 180', 200, 200'–200'''''', 300–300''''') die ausgewählte magnetische Speicherzelle aufweist.
DE102014103276.4A 2013-03-14 2014-03-12 Architektur für magnetische Speicher mit magnetischen Tunnelkontakten, die auf Spin-Bahn-Wechselwirkung basierendes Schalten verwendet Pending DE102014103276A1 (de)

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