TW201706991A - 亂數產生器 - Google Patents

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TW201706991A TW105114455A TW105114455A TW201706991A TW 201706991 A TW201706991 A TW 201706991A TW 105114455 A TW105114455 A TW 105114455A TW 105114455 A TW105114455 A TW 105114455A TW 201706991 A TW201706991 A TW 201706991A
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查爾斯 郭
賈斯汀 布克曼
胡安 阿札維納斯科
肯恩 歐固茲
凱文 歐布萊恩
布萊恩 道爾
馬克 達克西
沙亞斯 蘇利
羅伯特 喬
普瑞斯韓特 馬吉
拉維 皮拉瑞斯提
艾利潔 卡波夫
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英特爾股份有限公司
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Abstract

本發明描述一設備，其包含：磁性隧穿接合(magnetic tunneling junction；MTJ)裝置，其具有出平面磁化的自由與固定磁層，且被組構成具有離開中心的磁化偏移，且靠近該MTJ裝置的切換臨限；以及用以按照該MTJ裝置的電阻狀態產生亂數的邏輯。

Description

亂數產生器
本發明是有關於一種產生亂數的設備及方法，且特別是有關於一種具有磁性隧穿接合裝置的亂數產生器。
亂數產生器產生一序列無次序且隨機呈現的數字或符號。例如，藉由亂數產生器所產生的數字或符號序列欠缺任何式樣。亂數產生器具有很多用途。例如，亂數產生器可用來增進硬體安全中的加密，用於統計取樣、密碼學、博弈、電腦模擬等。
100‧‧‧亂數產生器
101‧‧‧磁性隧穿接合裝置
102‧‧‧固定磁鐵層
103‧‧‧邏輯
104‧‧‧自由磁鐵層
700‧‧‧亂數產生器
701‧‧‧金屬-絕緣體-金屬裝置
702‧‧‧邏輯
703‧‧‧電流源
900‧‧‧亂數產生器
901‧‧‧金屬-絕緣體-金屬裝置
902‧‧‧邏輯
1600‧‧‧計算裝置
1610‧‧‧第一處理器
1630‧‧‧顯示子系統
1632‧‧‧顯示器介面
1620‧‧‧音頻子系統
1640‧‧‧I/O控制器
1650‧‧‧電力管理
1660‧‧‧記憶體子系統
1670‧‧‧連接件
1672‧‧‧蜂巢式連接
1674‧‧‧無線連接
1680‧‧‧周邊連接
1690‧‧‧第二處理器
從以上的實施方式及所揭示之各不同實施例的附圖將可更完整瞭解本發明的各實施例，不過，這些圖式僅是用於解釋與瞭解，不能用來將本發明限制成特定的實施例。
圖1說明按照本發明一些實施例之具有垂直磁性隧穿接合(p-MTJ)的亂數產生器。
圖2A說明的曲線圖顯示具有零磁偏(Hoffset)的固定 磁鐵。
圖2B說明按照本發明一些實施例的曲線圖，其顯示圖1之p-MTJ中所使用具有負磁偏Hoffset的固定磁鐵。
圖2C說明按照本發明一些實施例的曲線圖，其顯示圖1之p-MTJ中所使用具有負磁偏Hoffset的固定磁鐵。
圖2D說明的電流-電壓(IV)曲線圖顯示p-MTJ之電阻狀態的改變。
圖3A說明按照本發明一些實施例的曲線圖，其顯示構成固定磁層之層數對Hoffset的影響，Hoffset組構p-MTJ以產生亂數。
圖3B說明按照本發明一些實施例的曲線圖，其顯示p-MTJ之直徑對用來組構p-MTJ以產生亂數之Hoffset的影響。
圖4A的曲線圖說明具有不同p-MTJ偏壓的各種磁滯曲線。
圖4B說明按照本發明一些實施例的曲線圖，其顯示兩不同p-MTJ偏壓的隨機切換電流。
圖5說明按照本發明一些實施例使用p-MTJ來產生亂數之方法的流程圖。
圖6說明按照本發明一些實施例的曲線圖，其顯示的p-MTJ具有小到足以實現低熱穩定致使隨機切換的尺寸。
圖7A說明按照本發明一些實施例，使用S形負微分電阻(NDR)裝置的亂數產生器。
圖7B說明按照本發明一些實施例的曲線圖，其顯示 S形NDR裝置的IV曲線。
圖7C說明按照一些實施例的曲線圖，其顯示S形NDR裝置隨著輸入電流升與降時的暫態行為。
圖7D說明按照本發明一些實施例的曲線圖，其顯示S形NDR裝置關於靜態輸入電流的暫態行為。
圖8說明按照本發明一些實施例，使用S形NDR裝置來產生亂數之方法的流程圖。
圖9說明按照本發明一些實施例，使用金屬-絕緣體-金屬(MIM)裝置的亂數產生器。
圖10說明按照本發明一些實施例，使用MIM裝置來產生亂數之方法的流程圖。
圖11說明按照本發明一些實施例，具有亂數產生器的智慧型裝置或計算系統或晶片上系統(SoC)。
【發明內容及實施方式】
一些實施例描述亂數產生器，其包含磁性隧穿接合(magnetic tunneling junction；MTJ)裝置，其具有出平面磁化的自由與固定磁層，且被組構成具有離開中心的磁化偏移(Hoffset)，且靠近該MTJ裝置的切換臨限。在此，具有出平面磁化的MTJ也稱為p-MTJ。在一些實施例中，亂數產生器包含用以按照p-MTJ裝置的電阻狀態來產生亂數的邏輯。
在一些實施例中，p-MTJ被偏壓以使得p-MTJ具有高電阻狀態(即，自由與固定層的磁化係彼此逆平行 (AP)。接著，將電流注入p-MTJ而致使自旋電流在自由磁層中流動，以使得自由磁層的磁化從AP切換到平行(即，平行於固定磁層的磁化方向)。在一些實施例中，抗阻尼自旋轉移力矩(STT)與p-MTJ的Hoffset及/或熱鬆弛相競爭，以將電阻狀態切換回AP，並因此產生隨機電流。p-MTJ的穩定性可考慮成類似(基於解釋之目的)於活化能。此表示，在任何環境溫度下，儲存在p-MTJ中的位元都有克服活化能障並翻轉其狀態的有限概率。就此而論，意指輸出電流改變(即，振盪)。此輸出電流振盪被邏輯感測到而產生對應的亂數。
在一些實施例中，所提供的亂數產生器包含呈現S形負微分電阻(NDR)的金屬-絕緣體-金屬(MIM)，在此，MIM裝置被偏壓在它的臨限電流處。在一些實施例中，亂數產生器包含耦接至MIM裝置的邏輯，用以感測跨於MIM裝置的電壓，並按照所感測到的電壓來產生亂數。
在一些實施例中，所提供的亂數產生器包含被偏壓在高電阻狀態的MIM裝置，且邏輯耦接至MIM裝置用以感測流過MIM裝置的電流，並按照所感測到的電流來產生亂數。
在以下的描述中討論諸多的細節，以提供本發明之實施例更詳盡的解釋。不過，熟悉此方面技藝之人士將可明瞭，實作本發明的實施例可以不用這些特定的細節。在其它例中，為了避免模糊了本發明的實施例，習知的結構與 裝置以方塊圖而非細節的形式來顯示。
須注意，在與實施例對應的圖式中，以線來表示信號。某些線較粗，用來指示較多的組成信號路徑，及/或位於一或多個端點處的箭頭用來指示主要資訊的流向。這些指示並無限制之意。更明確地說，一或多個例示性實施例中所使用的線有助於更容易瞭解電路或邏輯單元。任何代表信號，如設計需要或偏好所指定的信號，可實際上包含一或多個信號，這些信號可雙向行進，且可用任何適合類型的信號架構來實施。
在整篇說明書及申請專利範圍中，名詞“連接”意指被連接之物件間的直接物理、電、或無線連接，沒有任何中間裝置。名詞“耦接”意指被連接之物件間的直接電或無線連接，或經由一或多個被動或主動中間裝置的間接電或無線連接。名詞“電路”意指一或多個被動及/或主動組件被配置來彼此合作以提供所要的功能。名詞“信號”意指至少一個電流信號、電壓信號、磁信號、電磁信號、或日期/時鐘信號。“一個”與“該個”包括複數個引用。“在...之內”的意義包括“在...之內”與“在...之上”。
名詞“實質上”、“接近”、“近似”、“附近”、與“大約”通常意指在目標值的+/- 10%以內(除非特別說明)。使用序數形容詞“第一”、“第二”、“第三”、等來描述一般物件，除非有其它說明，僅係指示所提及之類似物件的不同例子，且無意暗示以此所描述之物件必須按指定的順序，無論是在時間上、空間上、排列上，或任何其它方式。
基於本揭示之目的，片語“A及/或B”與“A或B”意指(A)、(B)、或(A與B)。基於本揭示之目的，片語“A、B及/或C”意指(A)、(B)、(C)、(A與B)、(A與C)、(B與C)、或(A、B、與C)。
基於實施例之目的，本文所描述之各種電路與邏輯方塊中的電晶體係金屬氧化物半導體(MOS)電晶體，其包括汲極、源極、閘極、與大塊端子。電晶體也包括三閘極與FinFET電晶體、環繞式閘極圓柱形電晶體、穿隧FET(TFET)、方線、或矩形帶電晶體、或實施電晶體功能的其它裝置，諸如碳奈米管或自旋電子裝置。MOSFET對稱的源極與汲極端子係相同的端子，且在此可互換使用。另一方面，TFET裝置具有非對稱的源極與汲極端子。熟悉此方面技藝之人士可明瞭，還有其它的電晶體可供使用，例如，雙極接面電晶體-BJT PNP/NPN、BiCMOS、CMOS、eFET等，不會偏離本發明之範圍。名詞“MN”指示n型電晶體(例如，NMOS、NPN BJT等)及名詞“MP”指示p型電晶體(例如，PMOS、PNP BJT等)。
圖1說明按照本發明之實施例具有p-MTJ的亂數產生器100。在一些實施例中，亂數產生器100包含p-MTJ 101與邏輯103。在一些實施例中，p-MTJ 101包含頂部與底部電極、固定磁鐵層102、自由磁鐵層104、以及夾於固定磁鐵層102與自由磁鐵層104之間的絕緣體(或穿隧介電質)。在一些實施例中，固定磁鐵層102與自由磁鐵層104的磁化方向係在z方向中出平面(即，垂直於磁 鐵的平面，因此稱為p-MTJ)。在一些實施例中，自旋閥(spin valve)係藉由堆疊鐵磁層(例如，固定磁鐵層102)與穿隧介電質及另一鐵磁層(例如，自由磁鐵層104)來形成。
p-MTJ 101的材料堆疊可使用各種材料的組合。在一些實施例中，材料的堆疊包括：Ru、Ta、MgO、CoFeB、Ta、CoFeB(其中，CoFeB、Ta、與CoFeB一起形成自由磁層104)、MgO(即，穿隧氧化物)、CoFeB、Ta、Co/Pt、Co、Ru、Co、與Co/Pt(其中，CoFeB、Ta、Co/Pt、Co、Ru、Co、與Co/Pt形成固定磁層102)。
在一些實施例中，固定磁鐵層102的厚度決它的磁化方向。例如，當固定磁鐵層102的厚度超過某一臨限時(視磁鐵的材料而定，例如，若材料為CoFe，則其厚度大約1.5奈米)，則固定磁鐵層102呈現面內的磁化方向。同樣地，當固定磁鐵層102的厚度低於某特定臨限時(視磁鐵的材料而定)，則固定磁鐵層102呈現垂直於磁性層平面的磁化方向。在一些實施例中，自由磁鐵層104的厚度也以與固定磁鐵層102之厚度相同的方式決定它的磁化方向。在此，固定磁鐵層102與自由磁鐵層104的磁化方向皆是出平面。
其它因素也決定磁化方向。例如，該等因素諸如表面各向異性(視毗鄰層或鐵磁層的多層成分而定)及/或結晶各向異性(視應力與晶格結構變形而定，諸如FCC、BCC、或L10型晶體，其中，L10係晶體種類的類型，其 呈現垂直的磁化)也可決定磁化的方向。
在一些實施例中，p-MTJ 101被組構成具有離開中心的磁化偏移(Hoffset)，且接近p-MTJ 101的切換臨限。在一些實施例中，當STT導致自由磁鐵層104從低電阻狀態切換時(即，當固定磁鐵層102與自由磁鐵層104具有平行的磁化配向時)，Hoffset連同熱能致使p-MTJ 101切換到高電阻狀態(即，當固定磁鐵層102與自由磁鐵層104兩者皆具有逆平行磁化配向時)。就此而論，可檢測到通過p-MTJ 101的電流中有隨機振盪。按照一些實施例，這些隨機振盪可用來產生亂數。
圖2A-C說明按照一些實施例，顯示零與非零Hoffset的磁滯曲線圖200、220、及230，在此，非零Hoffset用於產生p-MTJ 101中的隨機電流切換。
圖2A說明的磁滯曲線圖200顯示固定磁鐵具有零磁偏移(Hoffset)。在此，x軸係通過p-MTJ的磁場(Hext)，及y軸係跨於p-MTJ的電阻。當p-MTJ的固定磁鐵層與自由磁鐵層都具有逆平行(AP)磁化配向時出現高電阻，當p-MTJ的固定磁鐵層與自由磁鐵層都具有平行(P)磁化配向時出現低電阻。AP與P配向間的狀態切換發生在兩個各別的磁性切換場HSW1與HSW2，其中，HSW1係正磁性切換場及HSW2係正磁性切換場。Hoffset可表示如下：△=H offset =(H SW1+H SW2)/2
磁滯曲線圖200中顯示的Hoffset為零，這是因為HSW1 與HSW2相對於零點的大小相等。典型的MTJs具有零Hoffset。在一些實施例中，如參考圖2B-C之描述，Hoffset被組構成非零，用以在p-MTJ 101中產生隨機電流切換。
圖2B說明按照本發明一些實施例的磁滯曲線圖220，顯示用於圖1之p-MTJ 101中的固定磁鐵具有負Hoffset。在此指出，圖2B中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限於此。磁滯曲線圖220中所顯示的Hoffset為負，因為HSW2的大小相對於零點大於HSW1的大小。切換磁場的差為△。
圖2C說明按照本發明一些實施例的磁滯曲線圖230，其顯示用於圖1之p-MTJ 101中具有正Hoffset的固定磁鐵。在此指出，圖2C中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限於此。磁滯曲線圖230中所顯示的Hoffset係為正，因為HSW1的大小相對於零點大於HSW2的大小。切換磁場的差為△。
圖2D說明的電流-電壓(IV)曲線圖240顯示p-MTJ 101之電阻狀態的改變。在此，x軸為跨於p-MTJ 101的電壓(即，VMTJ)及y軸為流過p-MTJ 101的電流(即，IMTJ)。當橫跨p-MTJ 101施加電壓時，電流開始流過p-MTJ 101。在AP狀態期間(即高電阻狀態)，可忽略電流或極小的電流流過，而在P狀態期間(即，低電阻狀態)，電流開始隨著VMTJ的增加而增加(即，VMTJ愈高 將導致更大的抗阻尼STT及更快的切換電流)。在一些實施例中，抗阻尼STT與p-MTJ 101的Hoffset及/或熱鬆弛競爭，以將電阻狀態切換回AP，並因此產生隨機電流。
p-MTJ 101的穩定性可考慮成類似於活化能(基於解釋之目的)。此表示，在任何環境溫度下，儲存在p-MTJ中的位元都有克服活化能障並翻轉其狀態的有限概率。就此而論，意指輸出電流改變(即，振盪)。此輸出電流振盪被邏輯感測到而產生對應的亂數。p-MTJ 101一旦從AP狀態切換到P狀態，對於理想的裝置，在相同的極性之下不會再次切換。在此，Hoffset將位元置於切換場(在此情況為Hsw2)附近，而熱能使位元能夠切換。
在一些實施例中，p-MTJ 101的Hoffset被組構成藉由改變用來形成固定磁鐵層102的層數來改變(例如，變正或變負)，如參考圖3A所示。圖3A說明按照一些實施例的曲線圖300，其顯示用來形成固定磁鐵層的層數“N”對於組構用於產生亂數之p-MTJ 101之Hoffset的影響。在此，x軸為接面的尺寸，單位為奈米(nm)，y軸為μ0Hs(其對應於Hoffset)，單位為毫特斯拉(mT)。接面尺寸指示固定磁鐵層102的直徑。對於固定的接面尺寸，Hoffset隨著形成離固定磁鐵層102之MgO層最遠之Co/Pt多層層數“N”的增加(例如，從4到8)從正數減少到負數。
圖3B說明按照本發明一些實施例的曲線圖320，其 顯示p-MTJ 101之直徑尺寸對於被組構用來產生亂數之p-MTJ 101之Hoffset的影響。在此，x軸為固定磁鐵層102的直徑(nm)，而y軸為Hoffset(奧司特(Oe))。在一些實施例中，Hoffset隨著固定磁鐵層102直徑的增加(例如，從70nm到100nm)而增加(即，變得更正)。
雖然所描述的實施例是參考改固定磁鐵層102之層數或固定磁鐵層102之直徑來改變Hoffset，但也可使用其它的技術。例如，可改變材料的類型或改變各個層的厚度連同改變或不改變固定磁鐵層102的層數或固定磁鐵層102的直徑。在一些實施例中，Hoffset被組構成接近p-MTJ 101的切換邊緣，以使得熱能可致能位元切換。
圖4A說明的曲線圖400具有用於不同p-MTJ偏壓的各種磁滯曲線。在此指出，圖4A中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限於此。在此，x軸為磁場Hext，而y軸為電阻，單位為歐姆。曲線圖400說明的磁滯與曲線圖200、220、230類似，唯關於各種不同的VMTJ設定(例如，分別為20mV、200mV、及400mV)。磁滯曲線圖的窗口大小(例如，內部開口)隨著不同的VMTJ與磁場改變。STT致使位元從AP狀態翻轉到P狀態。在此，Hoffset將其帶至-HSW，而熱鬆弛致使位元從P狀態翻轉到AP狀態。
圖4B說明按照本發明一些實施例的曲線圖420，其顯示兩不同p-MTJ偏壓的隨機切換電流。在此指出，圖 4B中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限於此。在此，x軸為取樣時間(毫秒(ms))，而y軸電流(安培(A))。
在一些實施例中，VMTJ被設定以使得具有靠近p-MTJ 101切換邊緣之Hoffset的p-MTJ 101被初始化在高電阻狀態(即，AP狀態)，並接著提供電流I給p-MTJ 101以致使其經由STT切換到低電阻狀態(即，P狀態)。按照一些實施例，Hoffset將儲存在p-MTJ 101中的位元置於切換場(例如，Hsw2)附近，而熱能使位元切換。按照一些實施例，此切換係隨機的。切換係VMTJ、Hc、及Hoffset的函數，在此，“Hc”係頑磁性。頑磁性通常意指當樣本被磁化到飽合後，將材料之磁化降至零所需施加的磁場強度。頑磁性也意指沿著易磁化軸切換材料之磁化所需的外部磁場。
曲線圖420說明關於兩不同VMTJ的兩切換速度。電流421係由680mV的VMTJ所產生，而電流422係由690mV的VMTJ所產生。在一些實施例中，藉由調整偏壓VMTJ、Hc、及/或Hoffset，可修改切換電流的隨機性。在一些實施例中，此切換電流接著被邏輯103感測而產生亂數。
圖5說明按照本發明一些實施例使用p-MTJ 101來產生亂數之方法的流程圖500。在此指出，圖5中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與 該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限於此。
雖然參考圖5之流程圖中所示的方塊係按特定的次序來顯示，但動作的次序可修改。因此，說明的實施例可按不同的次序來實施，且某些動作/方塊可平行實施。按照某些實施例係選用圖5中所列舉的一些方塊及/或操作。所呈現之方塊的編號係為清晰之故，並無意規定各方塊中操作必須發生的次序。此外，在各種不同的組合中可利用來自各種流程的操作。
在方塊501，具有被組構成接近p-MTJ 101切換邊緣之Hoffset的p-MTJ 101被初始化在高電阻狀態(即，AP狀態)。在此，切換邊緣通常意指能以極小的VMTJ改變(例如，小於1V但大於10mV)使p-MTJ 101從高電阻狀態切換到低電阻狀態的情況。使用STT物理現象，以電流將p-MTJ 101從高電阻切換到低電阻狀態。當固定磁鐵層102的磁化方向/配向逆平行(AP)於自由磁鐵層104的磁化方向/配向時，可得到高電阻狀態(例如，10K歐姆)。在此狀態期間，很少的電流流過p-MTJ 101。
在方塊502，經由輸入電流“I”使p-MTJ 101被激勵，以使STT致使自由磁鐵層104切換它的磁性配向。就此而論，p-MTJ 101的電阻狀態從高電阻狀態改變到低電阻狀態。當固定磁鐵層102的磁化方向/配向平行(P)於自由磁鐵層104的磁化方向/配向時，可得到低電阻狀態。在此狀態期間，較高的電流流過p-MTJ 101。
在方塊503，發生隨機切換。按照一些實施例， Hoffset將儲存在p-MTJ 101中的位元置於切換場(例如，Hsw2)附近，而熱能使位元能夠切換。按照一些實施例，此切換係隨機的(其導致隨機切換電流)。就此而論，在p-MTJ 101的端點感測到隨機切換電流。按照一些實施例，邏輯103接著使用此隨機電流做為種子來產生亂數。
圖6說明按照本發明一些實施例的曲線圖600，其所顯示的p-MTJ 101具有小到足以實現低熱穩定性致使隨機切換的尺寸。在此指出，圖6中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限於此。在此，x軸係時間及y軸係電阻。
在一些實施例中，該尺寸(例如，固定磁鐵層102的直徑)被組構成適合足以導致藉由從高電阻狀態躍遷到低電阻狀態的隨機切換。例如，穩定性△AVG係由小到足以導致p-MTJ 101之電阻狀態隨機切換的穩定性或尺寸構成。在一些實施例中，較高的△AVG導致較小的揮發性，而較低的△AVG導致較高的揮發性。例如，對於低於21kT的△AVG，p-MTJ 101呈現較高的揮發性，而對於高於21kT的△AVG，p-MTJ 101呈現較低的揮發性，其中，“k”係波茲曼常數及“T”為溫度。
揮發性愈低，對應於p-MTJ內的資料保存性愈高(即，一旦p-MTJ被偏壓到該電阻狀態則是一更穩定的電阻狀態)。在一些實施例中，關於具有較低揮發性的p-MTJ，電阻狀態隨著溫度之改變從高到低或從低到高之改 變的機率低。揮發性愈高，對應於p-MTJ內的資料保存性愈低(即，一旦p-MTJ被偏壓到該電阻狀態則是一較不穩定的電阻狀態)。在一些實施例中，關於具有較高揮發性的p-MTJ，電阻狀態隨著溫度從高到低或從低到高之改變的改變機率高。就此而論，在一些實施例中，使直徑小到足以獲致低的熱穩定性(即，高的揮發性)。在一這樣的實施例中，邏輯103感測p-MTJ 101中電阻的改變，並使用該隨機性來產生亂數。
圖7A說明按照本發明的一些實施例，使用S形負微分電阻(Negative Differential Resistance；NDR)裝置的亂數產生器700。在一些實施例中，亂數產生器700包含金屬-絕緣體-金屬(MIM)裝置701、邏輯702、及電流源703。在一些實施例中，MIM裝置701呈現S形NDR(即，IV曲線係S形)。在一些實施例中，藉由將MIM裝置701偏壓在接近它的電流臨限(Ithreshold)，MIM裝置701即以隨機的方式在開與關狀態之間振盪。在一些實施例中，MIM裝置701係具有S形NDR IV曲線之與選擇器類似的裝置。在一些實施例中，MIM裝置701的絕緣體係硫屬氧化物。在一些實施例中，MIM裝置701係金屬-半導體-金屬(MSM)裝置，在此的“S”係硫屬化物。在其它實施例中也可使用其它類型的絕緣體。
在一些實施例中，當MIM 701被偏壓在Ithreshold時，來自電流源703的輸入電流“I”會變化。接著，邏輯702測量或感測跨於MIM 701上的電壓。此電壓係隨機的 (即，以非特定的模式在開與關之間切換)。在一些實施例中，邏輯702使用這些隨機改變的電壓來產生亂數。
圖7B說明的曲線圖720顯示按照本發明之一些實施例之S形NDR裝置的IV曲線。在此指出，圖7B中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限於此。在此，x軸係電壓(V)及y軸係電流(I)。
當跨於MIM裝置701之電壓從Vhold增加到Vth時，MIM裝置701初始保持在關狀態，且通過MIM裝置701的電流“I”基本上為零。當跨於MIM裝置701之電壓從Vth降到Vhold時，MIM裝置701開始傳導一些電流“I”，並開始接近保持狀態(即，開狀態)。一旦達到保持狀態，MIM裝置701保持儲存在MIM 701內的資料(即，行為如同鎖存)。
在一些實施例中，MIM 701被偏壓在Ithreshold(即在IV曲線圖之y軸上的保持位準)，如此，隨著來自電流源703之輸入電流“I”的改變，跨於MIM裝置701上的電壓Vmeas在“鎖存”與“振盪”區域之間振盪。按照一些實施例，Vmeas的此隨機振盪被邏輯702感測到，其使用此隨機性來生亂數。
圖7C說明的曲線圖730顯示按照本發明之一些實施例之S形NDR裝置隨著輸入電流升降的暫態行為。在此指出，圖7C中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動 作，但並不限於此。
在此，x軸係跨於MIM裝置701的電壓(V)及y軸係時間。在此例中，說明了在MIM裝置701被偏壓在Ithreshold附近之後，來自電流源703的輸入電流“I”被斜坡上升並接著斜坡下降，及MIM裝置701之對應的行為。圖7C描繪振盪對鎖存的特性。當輸入電流斜坡上升(即增加)時，Vmeas在Vhold與Vth之間振盪，並接著穩定(即被鎖存)。同樣地，當輸入電流斜坡下降(即，減少)時，Vmeas離開穩定被鎖存的狀態，開始在Vhold與Vth之間振盪(即，振盪狀態)。按照一些實施例，在此暫態曲線圖中的振盪區域被用來產生亂數。
圖7D說明的曲線圖740顯示按照本發明之一些實施例之S形NDR裝置關於靜態輸入電流的暫態行為。在此指出，圖7D中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限於此。在此，x軸係跨於MIM裝置701的電壓(V)及y軸係時間。在此情況中，來自電流源703的輸入電流‘I’為固定。在此，位元被偏壓在臨限附近，其為圓形的區域(即，振盪/鎖存區域之間的虛線圓)。按照一些實施例，在靠近臨限的條件下，隨機性增加。
圖8說明按照本發明的一些實施例，使用S形NDR裝置來產生亂數之方法的流程圖800。在此指出，圖8中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限 於此。
雖然參考圖8之流程圖中所示的方塊係按特定的次序來顯示，但動作的次序可修改。因此，說明的實施例可按不同的次序來實施，且某些動作/方塊可平行實施。按照某些實施例，列舉於圖8中的一些方塊及/或操作係為選用。所呈現的方塊編號係為清晰之故，並無意規定各不同方塊中操作必須發生的次序。此外，在各種不同的組合中可利用來自各不同流程的操作。
在方塊801，MIM裝置701被偏壓在Ithreshold附近。藉由將MIM裝置701偏壓到接近它的電流臨限(Ithreshold)，MIM裝置701即以隨機的方式在開與關狀態之間振盪。在方塊802，藉由電流源703改變輸入到MIM裝置701的電流，以改變跨於MIM裝置701的電壓Vmeas。在方塊803，Vmeas被邏輯702感測，其使用Vmeas從Vhold狀態到Vth狀態的隨機改變來產生亂數。在方塊804，邏輯702按照Vmeas從Vhold的隨機改變來產生亂數。
圖9說明按照本發明一些實施例之使用MIM裝置的亂數產生器900。在一些實施例中，亂數產生器900包含MIM裝置901與邏輯902。在一些實施例中，MIM裝置901係電阻隨機存取記憶體(RRAM)裝置。在一些實施例中，MIM裝置901包含氧化物層(例如，RRAM氧化物)、氧交換層(OEL)、及頂與底部電極(例如，銅層)，其中，氧化物層、OEL、及電極被層間介電質 (ILD)部分地包圍。用於OEL的典型材料係過渡金屬的次化學計量氧化物，諸如鉿氧化物HfOx、鉭氧化物TaOx、鎢氧化物WOx、鈦氧化物TiOx，其中，‘x’係數字。
在一些實施例中，MIM裝置901在高電阻狀態中被偏壓。就此而論，在一些實施例中，邏輯902觀察電流‘I’中的隨機電報雜訊。在一些實施例中，邏輯902使用電流‘I’中的此隨機電報雜訊使用任何適合的亂數產生器電路來產生亂數。
圖10說明按照本發明的一些實施例，使用MIM裝置901來產生亂數之方法的流程圖1000。在此指出，圖10中那些具有與任何其它圖中單元相同的參考數字(或名稱)的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限於此。
雖然參考圖10之流程圖中所示的方塊係按特定的次序來顯示，但動作的次序可修改。因此，說明的實施例可按不同的次序來實施，且某些動作/方塊可平行實施。按照某些實施例，列舉於圖10中的一些方塊及/或操作係為選用。所呈現的方塊編號係為清晰之故，且無意規定各不同方塊中操作必須發生的次序。此外，在各種不同的組合中可利用來自各不同流程的操作。
在方塊1001，施加跨於MIM裝置901的電壓‘V’，將其偏壓在高電阻狀態。在方塊1002，邏輯902感測到來自MIM裝置901的電流‘I’。在方塊1003，邏輯902使用 隨機電流‘I’做為種子，使用適合的隨機產生器電路來產生亂數。
圖11說明按照一些實施例具有亂數產生器的智慧型裝置或計算系統或晶片上系統(SoC)。在此指出，圖11中那些具有與任何其它圖中參考數字(或名稱)相同的單元，可按與該描述類似的任何方式操作或動作，但並不限於此。
圖11說明行動裝置之實施例的方塊圖，其中可使用平面介面連接器。在一些實施例中，計算裝置1600代表行動計算裝置，諸如平板電腦、行動電話或智慧型手機、具無線功能的電子書、或其它無線行動裝置。須瞭解，某些組件僅作一般的顯示，且計算裝置1600內並未顯示此類裝置的所有組件。
在一些實施例中，計算裝置1600包括第一處理器1610，其具有按照所討論之一些實施例的亂數產生器。按照一些實施例，計算裝置1600的其它方塊也可包括亂數產生器。本發明的各不同實施例在1670內也包含網路介面，諸如無線介面，以使得系統實施例可結合到無線裝置內，例如，行動電話或個人數位式助理。
在一些實施例中，處理器1610(及/或處理器1690)可包括一或多個實體裝置，諸如微處理器、應用處理器、微控制器、可程式邏輯裝置、或其它處理機構。處理器1610所實施的處理操作包括作業平台或作業系統的執行，應用軟體及/或裝置功能在其上執行。處理操作包括 有關於與使用人或與其它裝置的輸入/輸出操作、有關於電源管理的操作、及/或有關於計算裝置1600與其它裝置連接的操作。處理操作也包括與音頻I/O及/或顯示I/O有關的操作。
在一些實施例中，計算裝置1600包括音頻子系統1620，其代表的硬體(例如，音頻硬體與音頻電路)與軟體(例如，驅動器、編解碼器)組件與提供音頻功能給計算裝置相關聯。音頻功能可包括喇叭及/或耳機輸出，以及麥克風輸入。用於此類功能的裝置可整合入計算裝置1600或連接到計算裝置1600。在一實施例中，使用者藉由提供音頻命令與計算裝置1600互動，這些命令由處理器1610接收與處理。
在一些實施例中，計算裝置1600包含顯示子系統1630。顯示子系統1630代表的硬體(例如，顯示裝置)與軟體(例如，驅動程式)組件提供使用者與計算裝置1600互動的視覺及/或觸覺顯示。顯示子系統1630包括顯示器介面1632，其包括特定的螢幕或硬體裝置，用來提供顯示給使用者。在一實施例中，顯示器介面1632包括獨立於處理器1610的邏輯，用以實施一些至少與顯示相關的處理。在一實施例中，顯示子系統1630包括觸控螢幕(或觸控板)裝置，其提供輸出與輸出給使用者。
在一些實施例中，計算裝置1600包含I/O控制器1640。I/O控制器1640代表與使用者互動有關的硬體裝置與軟體組件。I/O控制器1640可操作來管理音頻子系統 1620及/或顯示子系統1630一部分的硬體。此外，I/O控制器1640說明用於要被連接到計算裝置1600之附加裝置的連接點，使用者可經由其與系統互動。例如，可附接於計算裝置1600的裝置可包括麥克風裝置、喇叭或立體聲系統、視頻系統、或其它顯示裝置、鍵盤或數字鍵盤、或供特定應用軟體使用的其它I/O裝置，諸如讀卡機或其它裝置。
如以上所言，I/O控制器1640可與音頻子系統1620及/或顯示子系統1630互動。例如，經由麥克風或其它音頻裝置的輸入可提供輸入或命令給計算裝置1600的一或多個應用軟體或功能。此外，音頻輸出可代之以提供給或附加到顯示輸出。在另一例中，如果顯示子系統1630包括觸控螢幕，則顯示裝置也可做為輸入裝置，其至少部分可由I/O控制器1640來管理。計算裝置1600上也可有額外的按鈕或開關，用以提供藉由I/O控制器1640管理的I/O功能。
在一些實施例中，I/O控制器1640管理的裝置有諸如加速儀、照相機、光感測器或其它環境感測器，或可包括在計算裝置1600內的其它硬體。輸入可以是直接使用者互動的一部分，以及提供環境輸入給系統以影響它的操作(諸如對於雜訊的濾波、關於亮度檢測的顯示器調整、照相機應用閃光燈、或其它特徵)。
在一些實施例中，計算裝置1600包含電力管理1650，其管理電池電力的使用、電池的充電、及與節電操 作有關的特徵。在計算裝置1600中，記憶體子系統1660包括用於儲存資訊的記憶體裝置。記憶體可包括非揮發性(如果記憶體裝置的電力中斷，其狀態不會改變)記憶體裝置及/或揮發性(如果記憶體裝置的電力中斷，其狀態不定)記憶體裝置。記憶體子系統1660可儲存應用程式資料、使用者資料、音樂、照片、文件、或其它資料、以及計算裝置1600之應用軟體與功能之執行相關的系統資料(無論是長期或暫時性)。
實施例的單元也提供諸如機器可讀取媒體(例如，記憶體1660)用於儲存電腦可執行指令(例如，用以實施本文所討論之任何其它處理的指令)。機器可讀取媒體(例如，記憶體1660)可包括但不限於快閃記憶體、光碟、CD-ROM、DVD ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁或光卡、相變記憶體(PCM)、或適合儲存電子或電腦可執行指令之其它類型的機器可讀取媒體。例如，本發明的實施例可當成電腦程式(例如，BIOS)來下載，其可從遠端電腦(例如，伺服器)藉由資料信號經由通訊鏈(例如，數據機或網路連接)傳送到發出請求的電腦(例如，用戶端)。
在一些實施例中，計算裝置1600包含連接件1670。連接件1670包括使計算裝置1600能夠與外部裝置通訊的硬體裝置(例如，無線及/或有線連接器與通訊硬體)及軟體組件(例如，驅動程式、協定堆疊)。計算裝置1600可以是獨立的裝置，諸如其它的計算裝置、無線接 取點或基站台；以及周邊裝置，諸如耳機、印表機、或其它裝置。
連接件1670也可包括多種不同類型的連接件。一般來說，計算裝置1600是以蜂巢式連接1672與無線連接1674來說明。蜂巢式連接1672通常意指藉由無線載波所提供的蜂巢式網路連接性，諸如經由全球移動通訊系統(GSM)或其變種或衍生、分碼多存取(CDMA)或其變種或衍生、分時多工(TDM)或其變種或衍生、或其它蜂巢式服務標準。無線連接(或無線介面)1674意指非蜂巢式的無線連接，且可包括個人區域網路(諸如藍牙、近場、等)、局部區域網路(諸如Wi-Fi)、及/或廣域區域網路(諸如WiMax)、或其它無線通訊。
在一些實施例中，計算裝置1600包含周邊連接1680。周邊連接1680包括硬體介面與連接器，以及用以形成周邊連接軟體組件(例如，驅動程式、協定堆疊)。須瞭解，計算裝置1600可以是連接到其它計算裝置的周邊裝置(“往”1682)，以及具有連接到它的周邊裝置(“來”1684)。計算裝置1600通常具有“對接”連接器，用以連接到其它計算裝置，供用於諸如管理計算裝置1600上的內容(例如，下載及/或上傳、變更、同步)。此外，對接連接器容許計算裝置1600連接到特定的周邊，其容許計算裝置1600來控制輸出到例如影音或其它系統的內容。
除了專屬的對接連接器或其它專屬的連接硬體之外， 計算裝置1600也可經由通用或標準式的連接器做到周邊連接1680。通用的類型可包括通用串列匯流排(USB)連接器(其可包括任何數量的不同硬體介面)、包括MiniDisplayPort(MDP)的DisplayPort、高清多媒體介面(HDMI)、火線、或其它類型。
說明書中提及的“實施例”、“一實施例”、“一些實施例”、或“其它實施例”意指在至少一些實施例中包括有與該等相關實施例所描述的特定特徵、結構、或特性，但不必然是所有實施例。“實施例”、“一實施例”、或“一些實施例”各種不同的外貌不必然全部參考相同的實施例。如果說明書中陳述的組件、特徵、結構、或特性“可能”、“可”、或“可以”被包括，則該特定的組件、特徵、結構、或特性不需要被包括。如果說明書或申請專利範圍中提及“加有冠詞a或an”的元件，其並非意指在此僅只有該等元件中的一個。如果說明書或申請專利範圍中提及“額外的”元件，其不能排除在此有超過一個以上的額外元件。
此外，在一或多個實施例中，特定的組件、特徵、結構、或特性可按任何適當的方式組合。例如，第一實施例與第二實施例可在與該兩實施例相關之特定特徵、結構、功能、或特性不相互斥之處結合。
雖然已連同本發明的特定實施例描述了本發明，但熟悉一般技藝的技術人士由於前文的描述，將可明瞭這些實施例的很多替代、修改、與衍生。本發明的該等實施例意欲包含所有關於落在所附申請專利範圍之廣義範圍內的這 些替代、修改、與衍生。
此外，為簡化說明與討論且不至模糊了本發明，在所呈現的各圖中或有或無顯示連接到積體電路(IC)晶片或其它組件之習知的電源/接地連接。此外，為了避免模糊了本發明，各種配置係以方塊圖的形式來顯示，且也由於關於實施這些方塊圖配置之細節極度取決於實施本發明之平台的事實(即，這些細節應為熟悉此方面技藝之人士所熟知)。為了描述本發明的例示實施例，在此陳述了特定的細節(例如，電路)，但熟悉此方面技術之人士應明瞭，不用這些特定細節或以這些特定細節的衍生形式都可實行本發明。因此，本描述應被視為說明而非限制。
以下的例子屬於另些實施例。該些例子中的細節可用於一或多個的實施例中的任何之處。本文所描述之設備的所有選用特徵也可關於方法與處理來實施。
例如，所提供的設備包含：磁性隧穿接合(magnetic tunneling junction；MTJ)裝置，其具有出平面磁化的自由與固定磁層，且被組構成具有離開中心的磁化偏移，且靠近該MTJ裝置的切換臨限；以及，用以按照MTJ裝置的電阻狀態產生亂數的邏輯。在一些實施例中，該設備包含勵磁源，其可操作來致使MTJ裝置的自由磁層從第一電阻狀態切換到第二電阻狀態。在一些實施例中，該設備包含：耦接至自由磁層的第一端點與耦接至固定磁層的第二端點。
在一些實施例中，勵磁源耦接至第一端點，且其中， 勵磁源被操作來將自旋電流注入自由磁層。在一些實施例中，第二端點耦接至接地。在一些實施例中，邏輯耦接至第一端點。在一些實施例中，邏輯包括用以感測MTJ裝置之電阻狀態的感測器。在一些實施例中，第一電阻狀態係逆平行狀態，其中，自由與固定磁化之出平面磁化的方向係彼此逆平行。
在一些實施例中，第二電阻狀態係平行狀態，其中，自由與固定磁化之出平面磁化的方向係彼此平行。在一些實施例中，勵磁源被操作來將MTJ裝置的電阻狀態初始化到第一電阻狀態。在一些實施例中，MTJ裝置由於熱能從第二電阻狀態切換到第一電阻狀態。在一些實施例中，MTJ裝置之大小，適合足以導致該MTJ裝置由於熱能而致使從第一電阻狀態到第二電阻狀態或從第二電阻狀態到第一電阻狀態的隨機切換。在一些實施例中，磁化偏移可藉由增加或減少形成固定磁層的多個層而可調整。
在另一例中，所提供的系統包含：記憶體；耦接至記憶體的處理器，該處理器包括具有按照上述設備之設備的亂數產生器；以及容許該處理器與其它裝置通訊的無線介面。
在另一例中，所提供的方法包含：將磁性隧穿接合(MTJ)裝置的電阻狀態設定到第一電阻狀態，MTJ裝置具有出平面磁化的自由與固定磁層，且被組構成具有離開中心的磁化偏移，且靠近該MTJ裝置的切換臨限；勵磁該MTJ裝置以致使其將電阻狀態從第一電阻狀態改變到 第二電阻狀態；以及，當MTJ裝置的電阻狀態從第二電阻狀態改變到第一電阻狀態時，回應勵磁而產生亂數。
在一些實施例中，勵磁MTJ裝置包含致使MTJ裝置的自由磁層從第一電阻狀態切換到第二電阻狀態。在一些實施例中，該方法包含感測MTJ裝置的電阻狀態用以產生亂數。在一些實施例中，第一電阻狀態係逆平行狀態，其中，自由與固定磁化之出平面磁化的方向係彼此逆平行，且其中，第二電阻狀態係平行狀態，其中，自由與固定磁化之出平面磁化的方向係彼此平行。在一些實施例中，該方法包含將MTJ裝置的電阻狀態初始化到第一電阻狀態。在一些實施例中，包含經由熱能致使第二電阻狀態切換到第一電阻狀態。
在另一例中，所提供的設備包含：呈現S形負微分電阻(NDR)的金屬-絕緣體-金屬(MIM)裝置，其中，MIM裝置被偏壓在它的臨限電流；以及，耦接至MIM裝置的邏輯，用以感測跨於MIM裝置的電壓，並按照所感測的電壓來產生亂數。在一些實施例中，該設備包含耦接至MIN裝置的勵磁源，其中，勵磁源可操作來改變輸入到MIM裝置的電流。在一些實施例中，臨限電流係為MIM裝置隨機開或關附近的電流位準。
在另一例中，所提供的系統包含：記憶體；耦接至記憶體的處理器，該處理器包括具有按照上述設備之設備的亂數產生器；以及容許該處理器與其它裝置通訊的無線介面。
在另一例中，所提供的設備包含：被偏壓在高電阻狀態的MIM裝置；以及；耦接至MIM裝置的邏輯，用以感測流過MIM裝置的電流，並按照所感測到的電流來產生亂數。在一些實施例中，MIM裝置係電阻隨機存取記憶體裝置。
在另一例中，所提供的系統包含：記憶體；耦接至記憶體的處理器，處理器包括具有按照上述設備之設備的亂數產生器；以及容許處理器與其它裝置通訊的無線介面。
在另一例中，所提供的設備包含：用於將磁性隧穿接合(MTJ)裝置的電阻狀態設定到第一電阻狀態的機構，MTJ裝置具有出平面磁化的自由與固定磁層，且被組構成具有離開中心的磁化偏移，且靠近該MTJ裝置的切換臨限；用於勵磁該MTJ裝置以致其將電阻狀態從第一電阻狀態改變到第二電阻狀態的機構；以及，當MTJ裝置的電阻狀態從第二電阻狀態改變到第一電阻狀態時，回應勵磁而產生亂數的機構。
在一些實施例中，用於勵磁MTJ裝置的機構包含致使MTJ裝置之自由磁層的電阻狀態從第二電阻狀態切換到第一電阻狀態的機構。在一些實施例中，該設備包含用於感測MTJ裝置之電阻狀態用以產生亂數的機構。在一些實施例中，第一電阻狀態係逆平行狀態，其中，自由與固定磁化之出平面磁化的方向係彼此逆平行，且其中第二電阻狀態係平行狀態，其自由與固定磁化之出平面磁化的方向係彼此平行。
在一些實施例中，該設備包含：用於將MTJ裝置之電阻狀態初始化到第一電阻狀態的機構。在一些實施例中，該設備包含經由熱能致使第二電阻狀態切換到第一電阻狀態的機構。
在另一例中，所提供的系統包含：記憶體；耦接至記憶體的處理器，該處理器包括具有按照上述設備之設備的亂數產生器；以及，容許處理器與其它裝置通訊的無線介面。
所提供的摘要將允許閱讀者弄清本發明之技術的本質與要點。須瞭解，所提出的摘要並非用來限制申請專利範圍的範圍或意義。以下的申請專利範圍特此併入實施方式，且每一項申請專利範圍其本身即是一獨立的實施例。
100‧‧‧亂數產生器
101‧‧‧磁性隧穿接合裝置
102‧‧‧固定磁鐵層
103‧‧‧邏輯
104‧‧‧自由磁鐵層

Claims (21)

  1. 一種設備，包含：磁性隧穿接合(magnetic tunneling junction；MTJ)裝置，其具有出平面磁化的自由與固定磁層，且被組構成具有離開中心的磁化偏移，且靠近該MTJ裝置的切換臨限；以及邏輯，用以按照該MTJ裝置的電阻狀態產生亂數。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備包含勵磁源，其可操作來致使該MTJ裝置的該自由磁層從第一電阻狀態切換到第二電阻狀態。
  3. 如申請專利範圍第2項之設備，其包含耦接至該自由磁層的第一端點，及耦接至該固定磁層的第二端點。
  4. 如申請專利範圍第3項之設備，其中，該勵磁源耦接至該第一端點，且其中，該勵磁源被操作來將自旋電流注入該自由磁層。
  5. 如申請專利範圍第3項之設備，其中，該第二端點耦接至接地。
  6. 如申請專利範圍第3項之設備，其中，該邏輯耦接至該第一端點。
  7. 如申請專利範圍第6項之設備，其中，該邏輯包括感測器，用以感測該MTJ裝置的該電阻狀態。
  8. 如申請專利範圍第6項之設備，其中，該第一電阻狀態係逆平行狀態，其中，該自由與固定磁化之該出平面磁化的方向係彼此逆平行。
  9. 如申請專利範圍第7項之設備，其中，該第二電阻狀態係平行狀態，其中，該自由與固定磁化之該出平面磁化的方向係彼此平行。
  10. 如申請專利範圍第8項之設備，其中，該勵磁源被操作來將該MTJ裝置的該電阻狀態初始化到該第一電阻狀態。
  11. 如申請專利範圍第8項之設備，其中，該MTJ裝置由於熱能從該第二電阻狀態切換到該第一電阻狀態。
  12. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該MTJ裝置之大小，適合足以導致該MTJ裝置從第一電阻狀態到第二電阻狀態或從該第二電阻狀態到該第一電阻狀態之由於熱能所致使的隨機切換。
  13. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該磁化偏移係藉由增加或減少形成該固定磁層的多個層而可調整。
  14. 一種方法，包含：將磁性隧穿接合(magnetic tunneling junction；MTJ)裝置的電阻狀態設定到第一電阻狀態，該MTJ裝置具有出平面磁化的自由與固定磁層，且被組構成具有離開中心的磁化偏移，且靠近該MTJ裝置的切換臨限；勵磁該MTJ裝置以致使其將該電阻狀態從該第一電阻狀態改變到第二電阻狀態；以及當該MTJ裝置的該電阻狀態從該第二電阻狀態改變到該第一電阻狀態時，回應勵磁而產生亂數。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，勵磁該 MTJ裝置包含致使該MTJ裝置的該自由磁層從該第一電阻狀態切換到該第二電阻狀態。
  16. 如申請專利範圍第14項之方法，包含感測該MTJ裝置的該電阻狀態用以產生該亂數。
  17. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，該第一電阻狀態係逆平行狀態，其中，該自由與固定磁化之該出平面磁化的方向係彼此逆平行，且其中，該第二電阻狀態係平行狀態，其中，該自由與固定磁化之該出平面磁化的方向係彼此平行。
  18. 如申請專利範圍第14項之方法，包含將該MTJ裝置的該電阻狀態初始化到該第一電阻狀態。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，包含經由熱能致使該第二電阻狀態切換到該第一電阻狀態。
  20. 一種系統，包含：記憶體；處理器，耦接至該記憶體，該處理器包括具有設備的亂數產生器，該設備包括：磁性隧穿接合(magnetic tunneling junction；MTJ)裝置，其具有出平面磁化的自由與固定磁層，且被組構成具有離開中心的磁化偏移，且較接近該MTJ裝置的切換臨限；以及邏輯，用以按照該MTJ裝置的電阻狀態產生亂數；以及無線介面，用於容許該處理器與其它裝置通訊。
  21. 如申請專利範圍第20項之系統，其中，該MTJ裝置之大小，適合足以導致該MTJ裝置從第一電阻狀態到第二電阻狀態或從該第二電阻狀態到該第一電阻狀態之由於熱能所致使的隨機切換。
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