［招待講演］電圧トルクMRAM（VCM）向け読み出し／書き込み回路と大容量キャッシュメモリへの応用

摘要

電圧トルクMRAMは、電圧パルスによる磁化反転を書き込み原理に利用するMRAMである。磁化反転に電流を必要とせず、飛躍的な低消費電力化が期待されているが、書き込みエラーの低減と高抵抗MTJ素子の読み出しマージンが実用化に向けた課題となっている。本報告では、書き込み時に印加する電圧パルスの前後に書き込みとは逆極性のパルス電圧を印加することで、熱ゆらぎによる書き込みエラーを低減する手法、およびそれを実現する新しい書き込み回路を開発した。また、電圧トルクMRAMに必要な高抵抗MTJ素子に適した新たな高速読み出し回路も併せて開発した。従来のSTT-MRAMと異なり、書き込み動作がユニポーラであるため、ディスターブフリーな読み出し動作を実現可能である。また、大容量化·微細化に伴い顕在化する素子ばらつきに対し、提案する自己タイミング生成書き込み回路と自己参照読み出し方式とを用いることで、回路として十分な動作マージンが得られることが示され、大容量のラストレベルキャッシュへの適用が可能であることが示された。