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Voltage-controlled magnetoelectric memory and logic devices

机译：压控磁电存储器和逻辑设备

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摘要

Harnessing the nonvolatility of magnetism and the power of electric control, magnetoelectric devices that control magnetism electrically promise to deliver next-generation electronics systems that can store and compute large amounts of information with minimal power consumption and ultrafast processing speed. We highlight progress in magnetoelectric memory and logic prototypes using the voltage-controlled magnetic anisotropy (VCMA) effect. First, important performance metrics of VCMA-based magnetoelectric random access memory (MeRAM) are benchmarked against embedded complementary metal oxide semiconductor and other emerging embedded nonvolatile memories. We then discuss scaling of MeRAM from the physics and materials perspectives of the VCMA effect, as well as the use of magnetoelectric logic devices and circuits to realize new computing paradigms with VCMA. Finally, challenges to realize the full potential of VCMA-based memory and logic are presented: VCMA coefficient of 1000 fJ/V-m for energy-efficient write with low errors and tunneling magnetoresistance of 1000% for high density and low noise margin readout. New approaches for deterministic switching based on VCMA are needed. We share perspectives to address these challenges using new materials and device operation schemes.
机译：利用磁的非易失性和电控制的力量，以电方式控制磁的磁电设备有望提供下一代电子系统，该系统可以以最小的功耗和超快的处理速度存储和计算大量信息。我们重点介绍了利用压控磁各向异性（VCMA）效应的磁电存储器和逻辑原型的进展。首先，针对嵌入式互补金属氧化物半导体和其他新兴嵌入式非易失性存储器，对基于VCMA的磁电随机存取存储器（MeRAM）的重要性能指标进行了基准测试。然后，我们将从VCMA效应的物理和材料角度讨论MeRAM的缩放，以及使用磁电逻辑器件和电路来实现VCMA的新计算范例。最后，提出了实现基于VCMA的存储器和逻辑的全部潜能的挑战：VCMA系数为1000 fJ / V-m，实现了低误差的节能写操作，隧道密度为1000％的隧穿磁阻，实现了高密度和低噪声容限读出。需要基于VCMA的确定性切换的新方法。我们分享使用新材料和设备操作方案应对这些挑战的观点。

著录项

  • 来源
    《MRS bulletin》 |2018年第12期|970-977|共8页
  • 作者

    Li Xiang; Lee Albert; Razavi Seyed Armin; Wu Hao; Wang Kang L.;

  • 作者单位

    Stanford Univ, Mat Sci & Engn Dept, Stanford, CA 94305 USA;

    Univ Calif Los Angeles, Elect & Comp Engn Dept, Los Angeles, CA USA;

    Univ Calif Los Angeles, Elect & Comp Engn Dept, Los Angeles, CA USA;

    Univ Calif Los Angeles, Elect & Comp Engn Dept, Los Angeles, CA USA;

    Univ Calif Los Angeles, Elect & Comp Engn Dept, Los Angeles, CA USA|Univ Calif Los Angeles, Dept Phys, 405 Hilgard Ave, Los Angeles, CA 90024 USA|Univ Calif Los Angeles, Dept Mat Sci & Engn, Los Angeles, CA 90024 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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