TWI358842B - A magnetic circuit representing the data '1' and ' - Google Patents

A magnetic circuit representing the data '1' and ' Download PDF

Info

Publication number
TWI358842B
TWI358842B TW096135195A TW96135195A TWI358842B TW I358842 B TWI358842 B TW I358842B TW 096135195 A TW096135195 A TW 096135195A TW 96135195 A TW96135195 A TW 96135195A TW I358842 B TWI358842 B TW I358842B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
magnetic
transistor
current direction
magnetic transistor
information
Prior art date
Application number
TW096135195A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200818560A (en
Inventor
Allen Agan Tom
James Chyi Lai
Original Assignee
Northern Lights Semiconductor
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northern Lights Semiconductor filed Critical Northern Lights Semiconductor
Publication of TW200818560A publication Critical patent/TW200818560A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI358842B publication Critical patent/TWI358842B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/18—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40—Bus structure
    • G06F13/4063—Device-to-bus coupling
    • G06F13/4068—Electrical coupling
    • G06F13/4072—Drivers or receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/90—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/45—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of non-linear magnetic or dielectric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one galvanomagnetic or Hall-effect element covered by groups H10N50/00 - H10N52/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

1358842 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種代表「〇」與「1」二位元系統之 電晶體線路，且特別是有關於一種代表「〇」與「丨」二位 70糸統之磁性電晶體線路。 【先前技術】 巨磁電阻效應（giant magnetoresistance effect, GMR)是 一個量子機械效應，存在一個由多個薄磁性單元和多個薄 非磁性單元相交叉形成之結構體中。根據所施加之外加磁 場，巨磁電阻效應會在零磁場之高阻抗狀態到高磁場之低 阻抗狀態間產生一明顯之變化。 因此，巨磁電阻效應可用來設計磁性電晶體。因此， 磁性電晶體更可整合磁性電晶體電路中，且不需要昂貴程 序與設備。磁性電晶體電路之設計與製造僅需短的程式化 設計時間並可提供高密度。 針對先前敘述的原因，我們可以使用磁性電晶體 性製造代表資訊「1」肖「〇」二位元⑽之磁性電晶體線 路。 【發明内容】 因此本發明提供一種代表資訊「丨」與「〇」二位元系 統之磁性電晶體線圈。 根據本發明的一種實施方式，代表「1」與「〇」二位 5 元系統之磁性電晶體是由路徑選擇線與磁 組成。在該路徑選擇線上可通 aB體早减 弋目士枋备 具有第—電流方向的電流 或具有第二電流方向的電流，上 電流方向相反且分別代表資訊電料二 單元與位在其輸出端的路徑選擇線輕接，」:電日曰體 路徑選擇線上的電流方向。 &制經過該 可2 了料述-般㈣述和下料細㈣料 說月’並且做為中請專利範圍之進-步的解釋。 【實施方式】 附之Z考本發明實财式的詳細說明，並請_參考所 件编3有圖示料了本發明易於說明錢製。圖示令的元 =:位置、彼此關係和尺寸，幫助閱讀與認識實施方 式的内容。除此之外，熟悉 頁&万 ^ 〜令I明所屬技藝之人，在閱讀 =二之後將能輕易瞭解所需之精確的比例、 比強度與其他類似要求。 里 % 代表資訊「l *「g」二位元系統的磁性電晶 料路包含路徑選擇線130與磁性電晶體單元1〇〇。電流行 :=選擇線13。的方向可為第一電流方向ma或第二電 二了’其中第_電流方向心與第二電流方向仙 之輸出端no與路徑選擇么與0，磁性電晶體單元⑽ 避擇線130耦接以控制經過路徑選擇 1358842 線130的電流方向。路徑選擇線13〇的材質可以是任何導 體物質，例如一般積體電路中常用的金屬線。 代表資訊％肖「。」二位元线的磁性電晶體線路 更包含位於路徑選擇線130和低電壓端14〇之間耦接的電 容160。因此，電容160分別與路徑選擇線13〇的末端i6i 和低電壓端140的末端162耦接。 由於磁性電晶體單元1〇〇只需要電流脈衝就可控制電 流方向，因此只要電流脈衝一經過路徑選擇線13〇,即使在 電源供應移除後，電流方向與「丨」或「〇」之二位元系統 資訊就定義完成了。路徑選擇線末端161的電容16〇可產 生電流脈衝，使路徑選擇線130的電壓與標準互補金氧半 電晶體（CMOS)之電壓一樣。藉由充電，讓電容16〇處於高 電壓狀態而形成邏輯高位準，以代表二位元系統的資訊 「1」β藉由放電，讓電容160上處於低電壓狀態而形成邏 輯低位準，以代表二位元系統的資訊「〇」。所以磁性電晶 體線路可與標準互補金氧半電晶體一起運作。 第1圖中之符號「+」與「◊」只是分別代表第一電流 方向131a與第二電流方向132a，並沒有要限制電流方向之 意。因此，可以定義第一電流方向131&為從電容16〇到磁 性電晶體單元1〇0，而第二電流方向132a為從磁性電晶體 單元100到電容160。相反地，亦可以定義第二電流方向 132a為從磁性電晶體單元1〇〇到電容16〇，而第一電流方 向131a為從電容160到磁性電晶體單元1〇〇。 請參考第1圖，另一種方式為藉由彎曲路徑選擇線 7 1358842 uo,讓方向相反之第-電流方向ma與第 來分別代表M」或「〇」之資邙^ 电IL方向132a 」芝貝訊。當路徑選擇線13〇 曲成兩個相反方向之後，可叫到第三電流方向⑶ 四電流方W其中第三電流方向131b與第—電流= 131a方向相反’第四電流方向咖與第二電流方向1 ma 方向相反。所以，可藉由彎曲路徑選擇線13G得到兩個相 反方向，來定義不同的資訊。舉例說明，如果我們定義第 一電流方向131a「—」為二位元系統資訊「!」，我們可以 定義位於相反方向之路徑選擇線130上的第四電流方向 132b「令」為二位元資訊系統資訊「〇」。 請參照第2圖，其繪示依照本發明另一實施例的一種 代表資訊「1」與「G」之：位元系統的磁性電晶體線路圖。 第2圖係緣示第1圖上磁性電晶體單元1〇〇之一種架構。 磁性電晶體單7L 1GG包含至少生電晶體細與第二 磁性電晶體230〇磁性電晶體單元1〇〇可以只有第一磁性電 晶體200或只有第二磁性電晶體23〇。在此一起顯示兩個磁 性電晶體是為了助於容易解釋起見。 第一磁性電晶體200有第一磁性元件213與第二磁性 元件216,其中第一磁性元件213與高電壓端22〇耦接，第 二磁性元件216與輸出端17〇耦接。第二磁性電晶體23〇 有第三磁性元件233和第四磁性元件236。其中第三磁性元 件233與低電壓端14〇耦接，第四磁性元件236與輸出端 170耦接。 磁性電晶體線路更包含金屬裝置212、217、232、237 8 分別安置在磁性元件213、216、233、236旁以個別控制磁 眭元件213、216、233、236的偶極。例如，第一磁性電晶 體200有金屬裝置212與217分別放置在磁性元件213與 216旁。金屬裝置212用來控制磁性元件213的偶極，而金 屬裝置21*7用來控制磁性元件216的偶極。 承上所述’設計者能夠使用金屬裝置來控制磁性元件 的偶極《設計者可以更進一步使用這些磁性電晶體的兩個 磁性元件去控制此兩個磁性元件之間的傳導性❶ 例如’當第一磁性元件的偶極與第二磁性元件216 的偶極一樣時，第一磁性元件213與第二磁性元件216之 間有傳導性；當第一磁性元件213與第二磁性元件216的 偶極不一樣時，第一磁性元件213與第二磁性元件216之 間無傳導性。 當第三磁性元件233的偶極與第四磁性元件236的偶 極方向一樣時，第三磁性元件233與第四磁性元件236之 間有傳導性，當第三磁極元件233與第四磁極元件236的 偶極方向不一樣時，第三磁性元件233與第四磁性元件236 之間無傳導性。 第3圖係繪示根據本發明另一實施例之一種代表資訊 「1」與「0」二位元系統的磁性電晶體線路圖。為控制輸 出資訊，將位在第二磁性元件216上偶極218a與位在第四 磁性元件216上偶極238a定義為第一偶極，第一偶極代表 二位元系統的資訊「1」。將位在第一磁性元件213上偶極 211a與在第三磁性元件236上偶極231a定義為第二偶極。 1358842 V 田 /^11- Λλ /το λ ί Λ
在路徑選擇線πο上產生電流方向13以的電流。 從電容160到磁性電晶 代表二位元系統的資訊 因此’在路徑選擇線13〇上， 體單元100之電流方向132a「+ 〇」。如果我們定義第一偶極「+」的偶極218a與偶極238a 為輸入訊號的資訊「1」’而磁性電晶體線路藉由電流方向 132a輸出資訊「〇」’則可執行反向邏輯功鸫。 另一種方式為藉著路徑選擇線13()的電流方向13沘 「+」得到不同的邏輯訊號。如果我們定義第一偶極「+」 的偶極218a與偶極238a為輸出訊號的資訊r丨」，讓磁性 電晶體線路藉由電流方向132b輸出「丨」，則可執行緩衝功 為使能與一般之半導體積體電路一起運作，提供了電 壓為0之低電壓端140與電壓約為2.5伏特、3.3伏特或5 伏特之高電壓端220。 符號「~>」與「◊」這裡分別代表磁性元件的偶極，並 無限制偶極方向之意。在磁性電晶體線路中，每個磁性電 晶體具有位於兩個磁性元件之間的傳導元件。此傳導元件 的傳導度性由其中的兩個磁性元件的偶極所控制。所以， 代表二位元系統的資訊「1」與「〇」的磁性電晶體線路可 藉由上面所述之實施例來加以應用。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範 10 1358842 圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例 能更明顯易懂’所附圖式之詳細説明如下： 第1圖係繪示依照本發明一實施例代表「1」與「〇」 之二位元系統圖的一種磁性電晶體線路。 第2圖係繪示依照本發明一實施代表Γ丨」與「〇」之 —位元系統圖的一種磁性電晶體線路。 第3圖係繪示依照本發明另一實施例代表「1」與「〇」 之一位元系統圖的一種磁性電晶體線路。 【主要元件符號說明】 100 :磁性電晶體單元 13 0 : 路徑選擇線 l3la:第一電流方向 131b :第一電流方向 132a:第二電流方向 l32b:第二電流方向 140 :低電壓端 160 :電容 161:路徑選擇線端 162 :低電壓端的末端 212 ：金屬裝置 213:第一磁性元件 216 ：第二磁性元件 217 ：金屬裝置 218a 第二磁性元件偶極 220 ： 高電壓端 230 ：第二磁性電晶體 23 1 第三磁性元件偶極 232 ： 金屬裝置 233:第三磁性元件 11 1358842 170 ： 磁性電晶體單元輸出端 236 ： 200 ： 第 一磁性電晶體 237 : 211a： 第 一磁性元件偶極 238a ： 第四磁性元件 金屬裝置 第四磁性元件偶極 12

Claims (1)

1358842 十、申請專利範圍： 1·-種代表二位元系統的資訊「L與「〇」的磁性電 晶體，該磁性電晶體裝置至少包含： 路‘選擇線’其可讓電流經由一第一電流方向或一 第二電流方向通過，其中該第一電流方向與該第二電流方 向的方向相反，並分別代表資訊「1」與資訊「G」；以及 一磁性電晶體單元，該磁性電晶體單元之—輸出端與 該路徑選擇線的末端麵接，以㈣該電流在該路徑選擇線 上的通過方向。 "" 2. 如申請專利範圍第1項所述之代表二位元系統的資 訊「1」與「〇」的磁性電晶體，該磁性電晶體裝置更包含 一電容，該電容介於該路徑選擇線與一低電壓端之間並與 其耦接。 ~ 3. 如申請專利範圍第2項所述之代表二位元系統的資 訊1」與「0」的磁性電晶體，其中第一電流方向是從該 磁性電晶體單元到該電容，第二電流方向是從該電容到該 磁性電晶體單元。 < 4·如申請專利範圍第2頊所述之代表二位元系統的資 訊「丨」與「〇」的磁性電晶體，其中第二電流方向是從該 磁性電晶體單元到該電容，笫/電流方向是從該電容到該 磁性電晶體單元。 13 「5.如中請專利範圍第Μ所述之代表二位元系統的資 訊1」肖0 J的磁性電晶體，其中該第一電流方向與該 第二電流方向的方向相反係藉由彎曲路徑選擇線至二相反 方向。 _「6·如中％專利範圍帛Μ所述之代表二位元系統的資 5 _1與G」的磁性電晶體’其中該磁性電晶體單元至 =具有一第一磁性元件與-第二磁性元件之第-磁性 曰曰’其中該第-磁性元件與—高電壓輪接，該第二 磁性7L件與該輸出端耦接。 ^如中請專利範圍第6項所述之代表m统的資 :2 Λ:、的磁性電晶體’其中高電壓端的電壓大約 疋·5伏特、3.3伏特或5伏特。 訊彳如與申I?利範圍第1項所述之代表二位元系統的資 包含且V一 ：」—的磁性電晶體，纟中磁性電晶體單元至少 曰體、立=雜70件與四磁性元件之第二磁性電 二其中該第三磁性元件與該輸出端麵接 π件與—低壓端耦接。 艰注 1358842 約是〇伏特。
15
TW096135195A 2006-10-13 2007-09-20 A magnetic circuit representing the data '1' and ' TWI358842B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/549,272 US7403043B2 (en) 2005-10-17 2006-10-13 Magnetic Transistor Circuit Representing the Data ‘1’ and ‘0’ of the Binary System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200818560A TW200818560A (en) 2008-04-16
TWI358842B true TWI358842B (en) 2012-02-21

Family

ID=38461559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096135195A TWI358842B (en) 2006-10-13 2007-09-20 A magnetic circuit representing the data '1' and '

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7403043B2 (zh)
JP (1) JP4991474B2 (zh)
CN (1) CN100544015C (zh)
DE (1) DE102007032378A1 (zh)
FR (1) FR2939565A1 (zh)
GB (1) GB2442820B (zh)
TW (1) TWI358842B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7269061B2 (en) * 2005-10-17 2007-09-11 Northern Lights Semiconductor Corp. Magnetic memory
US7397277B2 (en) * 2005-10-17 2008-07-08 Northern Lights Semiconductor Corp. Magnetic transistor circuit with the EXOR function
US7539046B2 (en) * 2007-01-31 2009-05-26 Northern Lights Semiconductor Corp. Integrated circuit with magnetic memory
CN105981116B (zh) 2013-10-01 2019-09-06 埃1023公司 磁增强的能量存储系统及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1054358A (zh) * 1964-08-18
US6741494B2 (en) * 1995-04-21 2004-05-25 Mark B. Johnson Magnetoelectronic memory element with inductively coupled write wires
US5629549A (en) * 1995-04-21 1997-05-13 Johnson; Mark B. Magnetic spin transistor device, logic gate & method of operation
JP2003297071A (ja) * 2002-01-30 2003-10-17 Sanyo Electric Co Ltd 記憶装置
US6593608B1 (en) * 2002-03-15 2003-07-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Magneto resistive storage device having double tunnel junction
DE10255857B3 (de) * 2002-11-29 2004-07-15 Forschungsverbund Berlin E.V. Magnetische Logikeinrichtung
DE60307834T2 (de) * 2003-08-29 2007-09-13 Infineon Technologies Ag Schaltungssystem und Methode zum Verbinden eines Moduls zu, oder dessen Entkopplung von, einem Hauptbus
JP4631090B2 (ja) * 2004-02-19 2011-02-16 株式会社 東北テクノアーチ 磁気抵抗効果素子を用いたロジックインメモリ回路

Also Published As

Publication number Publication date
CN100544015C (zh) 2009-09-23
US7403043B2 (en) 2008-07-22
FR2939565A1 (fr) 2010-06-11
CN101162728A (zh) 2008-04-16
US20070097588A1 (en) 2007-05-03
JP4991474B2 (ja) 2012-08-01
GB2442820B (en) 2008-09-24
TW200818560A (en) 2008-04-16
GB0713663D0 (en) 2007-08-22
JP2008099287A (ja) 2008-04-24
DE102007032378A1 (de) 2008-04-17
GB2442820A (en) 2008-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107660304B (zh) 用于逻辑器件和存储器件的金属自旋超晶格
US7397285B2 (en) Magnetic transistor with the AND/NAND/NOR/OR functions
EP2920827B1 (en) High speed precessionally switched magnetic logic
CN107004759B (zh) 磁电器件和互连件
US11600659B2 (en) Cross-point magnetic random access memory with piezoelectric selector
TWI358842B (en) A magnetic circuit representing the data '1' and '
TWI225653B (en) Segmented write line architecture
TW201209843A (en) Current sensing amplifier and method thereof
JP7563851B2 (ja) スピン軌道トルク・デバイスにおけるスイッチング軌道の制御方法、デバイス
CN104778967A (zh) 一种自旋霍尔效应辅助的自旋转移矩非易失性触发器
JP4365576B2 (ja) 磁気メモリデバイスおよび書込電流駆動回路、並びに書込電流駆動方法
JP4526557B2 (ja) 排他的論理和機能を有する磁気トランジスタ回路
US10170689B2 (en) Semiconductor device
US7269061B2 (en) Magnetic memory
EP1617478A1 (en) Magnetic memory device and magnetic memory device write method
Thomas et al. Inverted spin polarization of Heusler alloys for spintronic devices
US20130009637A1 (en) Magnetoresistance element and magnetic sensor using the same
US11038494B2 (en) Semiconductor circuit and method of controlling same
KR102125166B1 (ko) 자기터널접합구조체 기반 논리 게이트
US20150243424A1 (en) Magnetic device
JP6555256B2 (ja) 磁性体素子とその初期化方法および半導体集積回路
KR102649376B1 (ko) 스핀 전하 변환 기반의 스핀 로직 소자
TW200832400A (en) Integrated circuit with magnetic memory
WO2022241735A1 (zh) 自旋逻辑器件、存算一体器件、半加器和全加器
JPWO2008102498A1 (ja) 磁性体装置及び磁気記憶装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees