スカーミオン媒介の非揮発性三元メモリ

マルチステートメモリシステムは、バイナリメモリシステムと同じ物理的空間により多くのデータを保存・処理する能力を持ち、既存のバイナリメモリシステムの潜在的な代替手段となります。過去には、電圧制御磁気異方性（VCMA）に基づく書き込みが、非揮発性ナノ磁気バイナリメモリシステムで使用される他の書き込み方法と比較して非常にエネルギー効率が高いことが示されてきました。本研究では、室温の熱擾乱の存在下で垂直磁気トンネル接合（p-MTJ）を使用した新しいVCMAベースでスカーミオン媒介の非揮発性三元メモリシステムを紹介します。また、三元状態-1, 0, +1が、フェロ磁性の上向き、下向き、スカーミオン状態に対応するp-MTJから得られる3つの磁気抵抗値を用いて実装でき、室温の熱ノイズの存在下で99%のスイッチング確率を持ち、エネルギー効率の良い方法でそれぞれのスイッチング操作に平均して約2 fJのエネルギーを必要とすることを示しました。さらに、提案する三元メモリは、最先端のスピン転送トルク（STT）に基づく非揮発性磁気マルチステートメモリと比較して、面積とエネルギーでそれぞれ少なくとも2倍および約104倍の改善を示します。さらに、これらの三つの状態は、エネルギー効率の良い高密度のインメモリ量子化ディープニューラルネットワークの実装に潜在的に利用可能です。