El par de transferencia de espín ( STT ) es un efecto en el que la orientación de una capa magnética en una unión de túnel magnético o válvula de espín se puede modificar utilizando una corriente polarizada por espín.
Los portadores de carga (como los electrones) tienen una propiedad conocida como espín , que es una pequeña cantidad de momento angular intrínseco al portador. Una corriente eléctrica generalmente no está polarizada (compuesta por un 50 % de electrones de espín hacia arriba y un 50 % de electrones de espín hacia abajo); una corriente polarizada por espín es una que tiene más electrones de cualquiera de los dos espines. Al pasar una corriente a través de una capa magnética gruesa (generalmente llamada "capa fija"), se puede producir una corriente polarizada por espín. Si esta corriente polarizada por espín se dirige a una segunda capa magnética más delgada (la "capa libre"), el momento angular se puede transferir a esta capa, cambiando su orientación. Esto se puede utilizar para excitar oscilaciones o incluso invertir la orientación del imán. Los efectos generalmente se ven solo en dispositivos de escala nanométrica.
El par de transferencia de espín se puede utilizar para voltear los elementos activos en la memoria de acceso aleatorio magnética. La memoria de acceso aleatorio magnética con par de transferencia de espín (STT-RAM o STT-MRAM) es una memoria no volátil con un consumo de energía de fuga cercano a cero, lo que constituye una gran ventaja sobre las memorias basadas en carga, como SRAM y DRAM . La STT-RAM también tiene las ventajas de un menor consumo de energía y una mejor escalabilidad que la memoria de acceso aleatorio magnetorresistiva convencional (MRAM) que utiliza campos magnéticos para voltear los elementos activos. [1] La tecnología de par de transferencia de espín tiene el potencial de hacer posibles los dispositivos MRAM que combinan bajos requisitos de corriente y un costo reducido; sin embargo, la cantidad de corriente necesaria para reorientar la magnetización es actualmente demasiado alta para la mayoría de las aplicaciones comerciales, y la reducción de esta densidad de corriente por sí sola es la base de la investigación académica actual en electrónica de espín. [2]
En 1997, el Centro de Investigación de Sony publicó la primera solicitud de patente japonesa para SPINOR (RAM de lectura/escritura ortogonal no volátil con inyección polarizada de espín), un precursor de la RAM STT. [3] Posteriormente, en IEDM 2005, los investigadores de Sony informaron sobre la primera memoria STT de 4 kb en funcionamiento, denominada Spin-RAM, con reemplazo de la capa espaciadora paramagnética de la memoria SPINOR con dieléctrico MgO. [4]
Hynix Semiconductor y Grandis formaron una asociación en abril de 2008 para explorar el desarrollo comercial de la tecnología STT-RAM. [5] [6]
Hitachi y la Universidad de Tohoku demostraron una STT-RAM de 32 Mbit en junio de 2009. [7]
El 1 de agosto de 2011, Grandis anunció que había sido comprada por Samsung Electronics por una suma no revelada. [8]
En 2011, Qualcomm presentó una STT-MRAM integrada de 1 Mbit, fabricada con tecnología LP de 45 nm de TSMC en el Simposio sobre circuitos VLSI . [9]
En mayo de 2011, Russian Nanotechnology Corp. anunció una inversión de 300 millones de dólares en Crocus Nano Electronics (una empresa conjunta con Crocus Technology ) que construirá una fábrica de MRAM en Moscú, Rusia.
En 2012, Everspin Technologies lanzó el primer módulo de memoria en línea dual DDR3 ST-MRAM disponible comercialmente, que tiene una capacidad de 64 Mb. [10]
En junio de 2019, Everspin Technologies inició la producción piloto de chips STT-MRAM de 28 nm y 1 Gb. [11]
En diciembre de 2019, Intel demostró STT-MRAM para caché L4 [12]
En 2022, TechInsights encuentra una memoria STT-MRAM integrada de 16 Mb en la MCU del rastreador de actividad física FitBit Luxe y en la de varios otros productos portátiles disponibles comercialmente. [13]
Otras empresas que trabajan en STT-RAM incluyen Avalanche Technology, Crocus Technology [14] y Spin Transfer Technologies. [15]
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