【IT】次世代不揮発性磁気メモリ(MRAM)の大容量化技術 書き込み電流1/2以下、データ読み出し250nsec
1 ：pureφ ★：
東芝とNECが次世代不揮発性磁気メモリ(MRAM)の大容量化技術を開発
東芝とNECは、次世代不揮発性磁気メモリ(以下、MRAM:Magnetoresistive Random
Access Memory)の共同開発において、書き込み電流を1/2以下に低減しながら誤書き込みを
防止する磁気抵抗素子と、セル面積を縮小できかつ250nsecのデータ読み出しを実現する高
速クロスポイントセル構造を考案し、大容量MRAMの実用化に向けて大きな成果をあげました。
MRAMは磁化方向により情報の蓄積ができるという磁気特性を利用したメモリであり、高
速、高密度、無限大の書き換え耐数といったDRAMの特長と、電源を切っても情報を保持で
きるフラッシュメモリの特長をあわせ持つ次世代のメモリとして、特に携帯情報機器を中
心に利用が期待されていますが、その実用化にあたっては、微細化した際の電流低減技術
の確立や、高速性を維持しながらセル面積を抑えることが課題とされていました。
今回、電流低減技術として、情報を蓄積する磁気抵抗素子の形状について検討を行な
い、従来の長方形から、長方形の長辺に半円形の膨らみを持たせた新たな形状を開発しま
した。これによって、書き込み電流を従来の1/2以下に低減することに成功し、電流消費を
抑えることはもちろん、メモリセルごとの特性に多少のばらつきがあっても誤書き込みを
防止することが可能となりました。
また、読み出し速度を高めるために、読み出す磁気抵抗素子を選択するトランジスタを
素子4個に対して一つ配置する高速クロスポイント構造を新たに考案しました。この結果、
セル面積をDRAMと同程度の6F2に抑えながら、250nsecの読み出し速度を実現しました。
このMRAM開発はNEDO技術開発機構の助成を受けて進めているもので、東芝とNECでは、
2005年度には250nm設計ルールの磁気抵抗素子作成技術と130-180nm設計ルールのCMOS作成
技術を用いて、256MbitMRAMの実現に必要な基盤技術を確立する予定です。
なお、本事例は、本日(米国時間12月14日)、米国・サンフランシスコで開催されている
「IEDM2004(国際電子デバイス会議)」で発表しました。
MRAMは、マトリックス(格子)状に配線されたビット線とワード線の交点に磁気抵抗素子
(MTJ素子:Magnetic Tunneling Junction)を配置した基本構成を持っています。この磁気抵
抗素子は、上層強磁性層と下層強磁性層、二つの強磁性層間にある絶縁膜でできており、
下層強磁性層はあらかじめ磁化方向が固定されています。
データの書き込みは、ビット線とワード線を選択して電流を流し、誘起される合成磁場
によって任意の交点の磁気抵抗素子の上層強磁性層のみを書き換えることで行ないます。
書き換えられた上層の強磁性層の磁化方向が下層の磁化方向と平行になるか、反平行にな
るかによって、絶縁膜に流れるトンネル電流量が変化することを読み取って、「0」、「1」
のデータとして認識します。（以下、詳細解説、略）
プレスリリース全文、図等はこちらです。
日本電気株式会社プレスリリース 2004年12月15日
http://www.nec.co.jp/press/ja/0412/1502.html
関連ページ
MRAM (Magnetoresistive random access memory) 解説、動向
http://www.infonet.co.jp/ueyama/ip/glossary/mram.html
MRAM(Magnetic Random Access Memory) アニメあります
http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/mram/
東芝とNECは、次世代不揮発性磁気メモリ(以下、MRAM:Magnetoresistive Random
Access Memory)の共同開発において、書き込み電流を1/2以下に低減しながら誤書き込みを
防止する磁気抵抗素子と、セル面積を縮小できかつ250nsecのデータ読み出しを実現する高
速クロスポイントセル構造を考案し、大容量MRAMの実用化に向けて大きな成果をあげました。
MRAMは磁化方向により情報の蓄積ができるという磁気特性を利用したメモリであり、高
速、高密度、無限大の書き換え耐数といったDRAMの特長と、電源を切っても情報を保持で
きるフラッシュメモリの特長をあわせ持つ次世代のメモリとして、特に携帯情報機器を中
心に利用が期待されていますが、その実用化にあたっては、微細化した際の電流低減技術
の確立や、高速性を維持しながらセル面積を抑えることが課題とされていました。
今回、電流低減技術として、情報を蓄積する磁気抵抗素子の形状について検討を行な
い、従来の長方形から、長方形の長辺に半円形の膨らみを持たせた新たな形状を開発しま
した。これによって、書き込み電流を従来の1/2以下に低減することに成功し、電流消費を
抑えることはもちろん、メモリセルごとの特性に多少のばらつきがあっても誤書き込みを
防止することが可能となりました。
また、読み出し速度を高めるために、読み出す磁気抵抗素子を選択するトランジスタを
素子4個に対して一つ配置する高速クロスポイント構造を新たに考案しました。この結果、
セル面積をDRAMと同程度の6F2に抑えながら、250nsecの読み出し速度を実現しました。
このMRAM開発はNEDO技術開発機構の助成を受けて進めているもので、東芝とNECでは、
2005年度には250nm設計ルールの磁気抵抗素子作成技術と130-180nm設計ルールのCMOS作成
技術を用いて、256MbitMRAMの実現に必要な基盤技術を確立する予定です。
なお、本事例は、本日(米国時間12月14日)、米国・サンフランシスコで開催されている
「IEDM2004(国際電子デバイス会議)」で発表しました。
MRAMは、マトリックス(格子)状に配線されたビット線とワード線の交点に磁気抵抗素子
(MTJ素子:Magnetic Tunneling Junction)を配置した基本構成を持っています。この磁気抵
抗素子は、上層強磁性層と下層強磁性層、二つの強磁性層間にある絶縁膜でできており、
下層強磁性層はあらかじめ磁化方向が固定されています。
データの書き込みは、ビット線とワード線を選択して電流を流し、誘起される合成磁場
によって任意の交点の磁気抵抗素子の上層強磁性層のみを書き換えることで行ないます。
書き換えられた上層の強磁性層の磁化方向が下層の磁化方向と平行になるか、反平行にな
るかによって、絶縁膜に流れるトンネル電流量が変化することを読み取って、「0」、「1」
のデータとして認識します。（以下、詳細解説、略）
プレスリリース全文、図等はこちらです。
日本電気株式会社プレスリリース 2004年12月15日
http://www.nec.co.jp/press/ja/0412/1502.html
関連ページ
MRAM (Magnetoresistive random access memory) 解説、動向
http://www.infonet.co.jp/ueyama/ip/glossary/mram.html
MRAM(Magnetic Random Access Memory) アニメあります
http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/mram/
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2 ：名無しのひみつ：04/12/16 00:32:00 ID:Pqo8KiO4
2 get!
3 ：a：04/12/16 00:32:39 ID:fwU9owU1
2
4 ：名無しのひみつ：04/12/16 00:38:44 ID:HXdAcJRy
んで、どうすごいんだ？
だれか解りやすく説明ｾﾚ。
だれか解りやすく説明ｾﾚ。
5 ：名無しのひみつ：04/12/16 00:38:46 ID:dzB3z4kf
様様様様 来日中！
6 ：名無しのひみつ：04/12/16 00:40:48 ID:x5CbZLi1
∧＿∧ ∧＿∧
_（ ´∀｀） （´∀｀ ）
三(⌒), ﾉ⊃ （ １ ） ここには
￣/ /) ） | | |
. 〈＿）＼_） （__（_＿_）
∧＿∧ .∧＿∧
（ ´∀） （´∀｀ ）
≡≡三 三ニ⌒) １ .） 立てるなって・・
/ /) ） ￣.| | |
〈＿_）＿_） （__（_＿_）
∧＿∧ ,__ ∧＿∧
（ ´）ノ ）:;:;)∀｀）
/ ￣,ノ'' バ ） 言ったろーが！！
Ｃ /~ / / /
/ / 〉 （__（＿_./
＼__）＼）
ヽ ｌ /／
∧＿∧(⌒) ―― ★ ―――
（ ） /|ｌ ／/ | ヽ ヴォケがーー！
（/ ノｌ|ｌｌ ／ / | ヽ
（Ｏ ノ 彡'' / .|
/ ./ 〉
おれも邪魔だな
すまん
_（ ´∀｀） （´∀｀ ）
三(⌒), ﾉ⊃ （ １ ） ここには
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すまん
7 ：名無しのひみつ：04/12/16 00:44:41 ID:1LX7ecyw
>>4
MRAMは書き込み速度がすごい速いらしい
MRAMは書き込み速度がすごい速いらしい
磁気メモリっていうのがいまいちな感じ
250nsecのデータ読み出し
で書き込みはどのくらいかかるんだ？
で書き込みはどのくらいかかるんだ？
10 ：名無しのひみつ：04/12/16 02:21:21 ID:WwirP1Ad
で、結局は何ギガヘルツなんだよ？
11 ：名無しのひみつ：04/12/16 02:30:59 ID:CWWp/N1D
トンネル電流ってなんでなるの？
12 ：名無しのひみつ：04/12/16 02:38:14 ID:3H2/aFlo
PC33
PC66
PC100
PC133
PC2100
PC2700
PC3200
次はPC1048576くらいでつか？
PC66
PC100
PC133
PC2100
PC2700
PC3200
次はPC1048576くらいでつか？
13 ：名無しのひみつ：04/12/16 03:02:11 ID:CbDkZ3fn
DRAM→MRAMになってくの？
14 ：名無しのひみつ：04/12/16 03:34:15 ID:WwirP1Ad
なるほど、要するに２次キャッシュが必要無くなるわけだな
15 ：名無しのひみつ：04/12/16 03:44:53 ID:b76UFJSW
そうかぁ？
読み出しに250nsってSRAMに比べたらめちゃくちゃ遅いぞ。
読み出しに250nsってSRAMに比べたらめちゃくちゃ遅いぞ。
16 ：名無しのひみつ：04/12/16 05:08:46 ID:XvvEyqX6
フリップフロップ回路しかわからない俺に優しく教えろ
バブルメモリ？
18 ：名無しのひみつ：04/12/16 06:46:39 ID:QqJqCyFa
さっさと三星潰すような代物作れよ日本...いつまででかい顔させとくんだ...
これはHDの代替になる？
20 ：名無しのひみつ：04/12/16 09:16:11 ID:z8DcSHuS
磁気コアメモリもリバイバルでつか？
21 ：名無しのひみつ：04/12/16 09:42:59 ID:PPBmB6dj
磁石を近付けると誤動作しますか？
>13-15
SRAMどころかDRAMと比べても十分遅いよね。4MHz
あくまでも不揮発でありながら無限回書き込めるってのがメリットなだけ。
低速で十分な用途ならメモリとして使えるしバックアップとかいらないから
起動時間の短縮、消費電力の削減とか期待できるけど。
>19
コンパクトフラッシュとかに使えるといいね。
CF上にスワップ領域作っても問題なくなる。
SRAMどころかDRAMと比べても十分遅いよね。4MHz
あくまでも不揮発でありながら無限回書き込めるってのがメリットなだけ。
低速で十分な用途ならメモリとして使えるしバックアップとかいらないから
起動時間の短縮、消費電力の削減とか期待できるけど。
>19
コンパクトフラッシュとかに使えるといいね。
CF上にスワップ領域作っても問題なくなる。
23 ：名無しのひみつ：04/12/16 10:31:55 ID:jfai5u9T
なるほど、HDD代替か
こりゃええわぁ
こりゃええわぁ
23.2 Design and Process Integration for High-Density, High-Speed,
and Low-Power 6F2 Cross Point Type MRAM Cell,
Y. Asao, T. Kajiyama, Y. Fukuzumi, M. Amano, H. Aikawa, T. Ueda,
T. Kishi, S. Ikegawa, K. Tsuchida, Y. Iwata, K. Shimura*, Y. Kato*,
S. Miura*, N. Ishiwata*, H. Hada*, S. Tahara*, and H. Yoda,
Toshiba Corporation, Kawasaki, Kanagawa, Japan,
*NEC Corporation, Kanagawa, Japan
A new cross point type cell was proposed for high-density of 6F2,
high-speed, and low-power MRAM. A 1Mb chip was fabricated utilizing
0.13µm CMOS and 0.24 X 0.48µm2 MTJ sandwiched with the efficient
yoke wires. The access time of 250ns and 1.5V operations were
demonstrated with the 1Mb chip.
http://www.his.com/~iedm/techprogram/sessions/s23.html
and Low-Power 6F2 Cross Point Type MRAM Cell,
Y. Asao, T. Kajiyama, Y. Fukuzumi, M. Amano, H. Aikawa, T. Ueda,
T. Kishi, S. Ikegawa, K. Tsuchida, Y. Iwata, K. Shimura*, Y. Kato*,
S. Miura*, N. Ishiwata*, H. Hada*, S. Tahara*, and H. Yoda,
Toshiba Corporation, Kawasaki, Kanagawa, Japan,
*NEC Corporation, Kanagawa, Japan
A new cross point type cell was proposed for high-density of 6F2,
high-speed, and low-power MRAM. A 1Mb chip was fabricated utilizing
0.13µm CMOS and 0.24 X 0.48µm2 MTJ sandwiched with the efficient
yoke wires. The access time of 250ns and 1.5V operations were
demonstrated with the 1Mb chip.
http://www.his.com/~iedm/techprogram/sessions/s23.html
ま、熱アシストタイプじゃ仕方がない罠。
スピン直接注入方式がでるまではこんなもんかね。
>>13-15
>>22の言うとおり。
どっちにしろ半導体系ストレージじゃ価格容量比でHDDには敵わない。
書き換え回数に制約のあるフラッシュメモリの代替が有力かな。
PCの場合は通常のメモリとかの他にOSとかを記憶させて起動を高速化する、
とかいう用途に使われるんだろうね。
>>17
バブルメモリじゃない。
バブルメモリは磁性の板の上をNSが一方向向いたエリア(磁区という)が
動くような仕掛けになってる。HDDの記録ビットがメモリの中でふよふよ
動いてるってイメージでいいかな。
対してMRAMはビットの１つ１つが物理的に独立した磁石になってる。
>>20のいう磁気コアメモリが大幅にレベルアップ(トランジスタ→LSIくらい)したようなもの。
>>21
通常パッケージ内に磁気シールドついてるから
たぶんフェライト磁石くらいじゃ誤動作しないと思われ
スピン直接注入方式がでるまではこんなもんかね。
>>13-15
>>22の言うとおり。
どっちにしろ半導体系ストレージじゃ価格容量比でHDDには敵わない。
書き換え回数に制約のあるフラッシュメモリの代替が有力かな。
PCの場合は通常のメモリとかの他にOSとかを記憶させて起動を高速化する、
とかいう用途に使われるんだろうね。
>>17
バブルメモリじゃない。
バブルメモリは磁性の板の上をNSが一方向向いたエリア(磁区という)が
動くような仕掛けになってる。HDDの記録ビットがメモリの中でふよふよ
動いてるってイメージでいいかな。
対してMRAMはビットの１つ１つが物理的に独立した磁石になってる。
>>20のいう磁気コアメモリが大幅にレベルアップ(トランジスタ→LSIくらい)したようなもの。
>>21
通常パッケージ内に磁気シールドついてるから
たぶんフェライト磁石くらいじゃ誤動作しないと思われ
age
放射線に強いのでプロ市民が核武装につながると反対運動しないか？