• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.1-9
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• 2020

본 논문에서는 MLC STT-MRAM 캐시 메모리의 쓰기 동작 성능을 향상시킬 수 있는 효율적인 쓰기 기법을 제안한다. 제안하는 기법의 핵심 아이디어는 MLC STT-MRAM에 저장된 캐시 블록이 데드 블록 (Dead block)일 경우 쓰기 동작을 빠르게 수행하는 것이다. 이러한 빠른 쓰기 동작은 MLC STT-MRAM에 저장된 캐시 블록을 제거할 수 있지만, 제거된 블록이 앞으로 사용되지 않는 데드 블록일 경우에는 시스템 성능에 미치는 영향이 매우 작다. 메모리 시뮬레이터를 사용한 실험 평가를 통해 본 논문에서 제안하는 쓰기 기법이 MLC STT-MRAM 캐시의 성능을 평균 17% 향상시킬 수 있음을 보인다.

• 한국자기학회지
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• 제19권1호
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• pp.22-27
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• 2009

자기터널접합 기반의 MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)의 상용화를 위해서 가장 중요한 이슈는 쓰기 과정(writing operation)에서의 자화반전에 필요한 자화반전전류를 감소시키는 것이다. 본고에서는 나노자기소자 기술의 중요한 분야인 MRAM의 기술발전방향과 특히 스핀전달토크(Spin Transfer Torque, STT)를 이용한 자화반전전류의 저감기술 개발동향을 재료기술, 구조기술 등으로 살펴보았다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.38-38
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• 2015

차세대 메모리로 각광받고 있는 STT-MRAM의 동작특성을 향상시키기 위하여 식각 시 재 증착되는 식각 부산물을 저 손상을 제거하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권6호
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• pp.728-732
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• 2014

Macro-model of magnetic tunnel junction (MTJ) for spin transfer torque magnetic random access memory (STT-MRAM) has been developed. The macro-model can describe the dynamic behavior such as the state change of MTJ as a function of the pulse width of driving current and voltage. The statistical behavior has been included in the model to represent the variation of the MTJ characteristic due to process variation. The macro-model has been developed in Verilog-A.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권3호
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• pp.347-353
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• 2017

We present a STT-MRAM read-circuit which mitigates the performance degradation caused by offsets from device mismatches. In the circuit, a single current source supplies read-current to both the data and the reference cells sequentially eliminating potential mismatches. Furthermore, an offset-free pre-amplification using a capacitor storing the mismatch information is employed to lessen the effect of the comparator offset. The proposed circuit was implemented using a 130-nm CMOS technology and Monte Carlo simulations of the circuit demonstrate its effectiveness in suppressing the effect of device mismatch.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권1호
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• pp.23-30
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• 2016

We report a STT-MRAM write-scheme, in which the length of the write-pulse is determined dynamically by sensing the status of MTJ cells. The proposed scheme can reduce the power consumption by eliminating unnecessary writing current after the switching has occurred. We also propose a reference cell design, which is optimized for the use in write-circuits. The performance of the proposed circuit was verified by SPICE level simulations of the circuit implemented in a $0.13{\mu}m$ CMOS process.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.169-169
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• 2011

STT-MRAM (수직자화 자기메모리)는 자화반전 현상을 원리로 구동하는 비휘발성 메모리로 기존의 메모리 장치에 비해 빠른 접근 속도와 높은 저장 밀도를 가지며 영구적인 기록이 가능하다. 이러한 장점들에 더해 적은 소모 전력을 지니므로 기존의 SRAM등의 한계를 극복할 대안으로 각광받고 있으며 차세대 메모리 군의 선두주자로 가장 적합한 후보중 하나이다. STT-MRAM의 건식 식각 방식에 있어 가장 큰 이슈는 소자 구동에 핵심적인 역할을 하는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction)의 식각이다. MTJ는 free layer, tunnel barrier, pinned layer 3개의 층으로 구성되어 있으며 양 끝 layer에는 강자성체인 CoFeB가 사용되고 tunnel barrier에는 절연층인 MgO가 사용되고 있다. 이러한 물질들은 기존의 반도체 소자에서는 사용되지 않았던 물질들로 기존 공정에서 사용되던 Cl2 based plasma etching에서는 측벽에 비화발성 반응물과 잔류 Cl2에 의해 부식이 발생하는 문제점이 드러나고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 새로운 대안으로 CO/NH3/Ar나 CH4/Ar 같은 새로운 가스 조합을 사용하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구에 의해 기존의 Cl2 plasma를 이용한 식각에서 나타나는 문제점은 해결이 되었으나 또 다른 문제점들이 보고되고 있다. 본 연구에서는 stack MRAM sample을 사용하여 기존의 사용되는 Cl2/Ar plasma와 대안 gas인 CO/NH3, CH4/Ar plasma에서의 식각을 진행하였으며 실험 조건(gas 비율 변화, Bias power 변화, 식각 시간)에 따른 식각 속도의 변화나 식각 후의 profile에 대하여 관찰하였다. 이에 따라 식각후에 어떠한 차이점이 있는 지를 알아보았으며 CO/NH3나 CH4/Ar plasma에서 식각시 나타나는 문제점에 대하여도 조명해 보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.385-385
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• 2012

A two terminal N+/P/N+ junction device to replace the conventional selective transistor was studied as a bilateral switching device for spin transfer torque (STT) MRAM based on 3D device simulation. An N+/P/N+ junction structure with $30{\times}30nm$ area requires bi-directional current flow enough to write a data by a drain induced barrier lowering (DIBL) under a reverse bias at N+/P (or P/N+ junction), and high current on/off ratio of 106. The SiGe materials are widely used in hetero-junction bipolar transistors, bipolar compensation metal-oxide semiconductors (BiCMOS) since the band gap of SiGe materials can be controlled by changing the fraction and the strain epilayers, and the drift mobility is increased with the increasing Ge content. In this work, N+/P/N+ SiGe material based junction provides that drive current is increased from 40 to $130{\mu}A$ by increased Ge content from 10~80%. When Ge content is about 20%, the drive current density of SiGe device substantially increased to 2~3 times better than Si-based junction device in case of 28 nm P length, which is sufficient current to operation of STT-MRAM.

• 한국자기학회지
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• 제26권6호
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• pp.179-184
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• 2016

스핀전달토크(Spin-Transfer Torque: STT) MRAM의 상용화를 위해서는 낮은 반전전류와 높은 열적 안정성을 동시에 만족해야 하고, 이를 위해서는 큰 스핀 분극, 강한 수직자기이방성 에너지을 가지는 물질이 요구된다. 본 연구에서는 STT-MRAM에 적합한 물질로 알려진 B2 CoFe 면심에 X(O, F, S, Cl) 원자가 위치한 $CoFeX_3$ 합금의 전자구조와 자기결정이방성(Magnetocrystalline anisotropy: MCA) 에너지를 계산하였다. X 원자가 F나 Cl일 때는 페르미 준위에서의 스핀 분극율이 각각 97 %, 96 %로, 반쪽 금속에 근접한 전자구조를 가짐을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 표면이 Co 원자로 끝나는 5층 박막은 모든 X에 대해 수직 자기이방성를 가졌으며, 특히 $CoFeCl_3$의 자기이방성 에너지는 약 1.0 meV/cell로 상당히 컸다. 따라서 6, 7 족 원소를 잘 활용하면 높은 스핀 분극율과 강한 수직 자기이방성를 동시에 가지는 물질을 제조할 수 있게 되어 STT-MRAM의 상용화에 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다.

• Journal of Magnetics
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• 제17권2호
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• pp.73-77
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• 2012

We investigate spin transfer torque (STT) in magnetic multilayer structures using micromagnetic simulations. We implement the STT contribution for magnetic multilayer structures in addition to the Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) micromagnetic simulators. In addition to the Sloncewski STT term, the zero, first, and second order field-like terms are also considered as well as the effects of the Oersted field due to the running current are addressed. We determine the switching current densities of the free layer with the exchange biased synthetic ferrimagnetic reference layers for various cases.