Een onderzoeksteam, onder leiding van professor Tetsuo Endoh aan de Tohoku University, heeft met succes een 128Mb-density spin-transfer torque magnetoresistief random access memory (STT-MRAM) ontwikkeld met een schrijfsnelheid van 14 ns voor gebruik in embedded geheugentoepassingen, zoals cache in IoT en AI. Dit is momenteel 's werelds hoogste schrijfsnelheid voor embedded geheugentoepassingen met een dichtheid van meer dan 100 Mb en zal de weg vrijmaken voor de massaproductie van STT-MRAM met grote capaciteit.

STT-MRAM kan op hoge snelheid werken en verbruikt zeer weinig stroom, omdat het gegevens behoudt, zelfs als de stroom is uitgeschakeld. Door deze eigenschappen, STT-MRAM wint aan populariteit als technologie van de volgende generatie voor toepassingen zoals embedded geheugen, hoofdgeheugen en logica. Drie grote fabrieken voor de fabricage van halfgeleiders hebben aangekondigd dat de risicovolle massaproductie in 2018 zal beginnen.

Aangezien geheugen een essentieel onderdeel is van computersystemen, draagbare apparaten en opslag, zijn prestaties en betrouwbaarheid zijn van groot belang voor groene energieoplossingen.

De huidige capaciteit van STT-MRAM ligt tussen 8Mb-40 Mb. Maar om STT-MRAM praktischer te maken, het is noodzakelijk om de geheugendichtheid te verhogen. Het team van het Center for Innovative Integrated Electronic Systems (CIES) heeft de geheugendichtheid van STT-MRAM vergroot door intensief STT-MRAM's te ontwikkelen waarin magnetische tunneljuncties (MTJ's) zijn geïntegreerd met CMOS. Dit zal het stroomverbruik van embedded geheugen zoals cache en eFlash-geheugen aanzienlijk verminderen.

MTJ's werden geminiaturiseerd door een reeks procesontwikkelingen. Om de geheugengrootte die nodig is voor STT-MRAM met een hogere dichtheid te verkleinen, de MTJ's werden direct gevormd op via-gaten - kleine openingen die een geleidende verbinding tussen de verschillende lagen van een halfgeleiderapparaat mogelijk maken. Door gebruik te maken van de verkleinde geheugencel, de onderzoeksgroep heeft STT-MRAM met een dichtheid van 128 Mb ontworpen en een chip gefabriceerd.

In de gefabriceerde chip, de onderzoekers maten een schrijfsnelheid van subarray. Als resultaat, hogesnelheidswerking met 14ns werd gedemonstreerd bij een lage voedingsspanning van 1,2 V. Tot op heden, dit is de snelste schrijfsnelheid in een STT-MRAM-chip met een dichtheid van meer dan 100 Mb ter wereld.