(57)【要約】  特定の装置が、磁気トンネル接合部(MTJ)デバイスとトランジスタとを含む。MTJデバイスおよびトランジスタは、MTJデバイスの磁気スイッチング点に対応する複数の遷移点に関連するヒステリシス特性を有する比較器に含まれる。
2018531533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気トンネル接合(MTJ)デバイスと、
トランジスタとを備え、
前記MTJデバイスおよび前記トランジスタは、前記MTJデバイスの磁気スイッチング点に対応する複数の遷移点に関連するヒステリシス特性を有する比較器に含まれる装置。
【請求項２】
前記比較器の前記ヒステリシス特性は、前記比較器がシュミットトリガとして働くのを可能にする、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記比較器は、前記MTJデバイスに近接するフィールドラインをさらに含む、請求項1に記載の装置。
【請求項４】
前記磁気スイッチング点は、前記フィールドラインに印加される電流に基づいて変動する、請求項3に記載の装置。
【請求項５】
前記MTJデバイスは、第1の出力を含み、前記MTJデバイスは、前記MTJデバイスの入力に印加される電圧が第1のしきい値電圧レベルよりも高くなったときに前記第1の出力において第1の特定の電圧を生成することから前記第1の出力において第2の特定の電圧を生成することに切り替わるように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
前記MTJデバイスは、前記入力に印加される前記電圧が前記第1のしきい値電圧レベルよりも高くなったときに第1の磁場配向を有することから第2の磁場配向を有することに切り替わるように構成された自由層を含む、請求項5に記載の装置。
【請求項７】
前記第1の出力は前記トランジスタのゲートに結合され、前記トランジスタは第1の電圧源に結合され、前記トランジスタは、抵抗器を介して第2の電圧源に結合される、請求項5に記載の装置。
【請求項８】
前記第1の出力は、前記トランジスタのゲートに結合され、前記トランジスタは、前記第1の特定の電圧が前記ゲートに印加されたときに第2の出力において第1の電圧を生成するように構成される、請求項5に記載の装置。
【請求項９】
前記第1の出力は、前記トランジスタのゲートに結合され、前記トランジスタは、前記第2の特定の電圧が前記ゲートに印加されたときに第2の出力において第2の電圧を生成するように構成される、請求項5に記載の装置。
【請求項１０】
前記MTJデバイスは、第1の出力を含み、前記MTJデバイスは、前記MTJデバイスの入力に印加される電圧が第2のしきい値電圧レベルよりも低くなったときに前記第1の出力において第2の特定の電圧を生成することから前記第1の出力において第1の特定の電圧を生成することに切り替わるように構成され、前記第2のしきい値電圧レベルは、前記磁気スイッチング点のうちの第2のスイッチング点に対応する、請求項1に記載の装置。
【請求項１１】
前記MTJデバイスは、前記電圧が前記第2のしきい値電圧レベルよりも低くなったときに第2の磁場配向を有することから第1の磁場配向を有することに切り替わるように構成された自由層を含む、請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記トランジスタは、金属酸化物半導体(MOS)トランジスタまたはバイポーラ接合トランジスタ(BJT)を含む、請求項1に記載の装置。
【請求項１３】
前記比較器は、キャパシタ、ダイオードブリッジ回路、第2の比較器、またはそれらの組合せに結合される、請求項1に記載の装置。
【請求項１４】
前記比較器は、前記比較器の入力に印加される電圧が第1のしきい値電圧レベルよりも高くなったときに第1の電圧を出力することから第2の電圧を出力することに切り替わるように構成され、前記第1の電圧は前記入力に印加される前記電圧よりも高い、請求項1に記載の装置。
【請求項１５】
前記第1の電圧は、第1の論理値に対応し、前記第2の電圧は、第2の論理値に対応する、請求項14に記載の装置。
【請求項１６】
前記比較器は、前記比較器の入力に印加される電圧が第2のしきい値電圧レベルよりも低くなったときに第2の電圧を出力することから第1の電圧を出力することに切り替わるように構成され、前記第2の電圧は、前記入力に印加される前記電圧よりも高い、請求項1に記載の装置。
【請求項１７】
比較器の動作の方法であって、
比較器の入力に印加される電圧が第1のしきい値電圧レベルよりも高くなったときに第1の電圧を出力することから第2の電圧を出力することに切り替えるステップであって、前記比較器は、トランジスタに結合された磁気トンネル接合(MTJ)デバイスを含み、前記第1のしきい値電圧レベルは、前記MTJデバイスの磁気スイッチング点の第1のスイッチング点に対応し、前記比較器の前記出力は、前記トランジスタの第2の出力に対応する、ステップと、
前記比較器の前記入力に印加される前記電圧が第2のしきい値電圧レベルよりも低くなったときに前記第2の電圧を出力することから前記第1の電圧を出力することに切り替えるステップであって、前記第2のしきい値電圧レベルは、前記磁気スイッチング点のうちの第2のスイッチング点に対応する、ステップとを含む方法。
【請求項１８】
前記比較器のフィールドラインに印加される電流を変更することによって前記磁気スイッチング点をシフトさせるステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記フィールドラインは前記MTJデバイスに近接する、請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
前記第1のしきい値電圧レベルは、前記第2のしきい値電圧レベルよりも低い、請求項17に記載の方法。
【請求項２１】
比較器の動作の方法であって、
前記MTJデバイスの入力に印加される電圧が第1のしきい値電圧レベルよりも高くなったときに比較器の磁気トンネル接合(MTJ)デバイスの第1の出力において第1の特定の電圧を生成することから前記第1の出力において第2の特定の電圧を生成することに切り替えるステップであって、前記第1のしきい値電圧レベルは、前記MTJデバイスの磁気スイッチング点のうちの第1のスイッチング点に対応し、前記第1の出力は前記比較器のトランジスタのゲートに結合される、ステップと、
前記入力に印加される前記電圧が第2のしきい値電圧レベルよりも低くなったときに前記第1の出力において前記第2の特定の電圧を生成することから前記第1の出力において前記第1の特定の電圧を生成することに切り替えるステップであって、前記第2のしきい値電圧レベルは、前記磁気スイッチング点のうちの第2のスイッチング点に対応する、ステップとを含む方法。
【請求項２２】
前記第1のしきい値電圧レベルは、前記第2のしきい値電圧レベルよりも低い、請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
前記第1の特定の電圧が前記ゲートに印加されたときに前記トランジスタの第2の出力において第1の電圧を出力するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。
【請求項２４】
前記第1の電圧は前記入力に印加される前記電圧よりも高い、請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
前記第1の電圧は第1の論理値に対応する、請求項23に記載の方法。
【請求項２６】
前記第2の特定の電圧が前記ゲートに印加されたときに前記トランジスタの第2の出力において第2の電圧を出力するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。
【請求項２７】
前記第2の電圧は前記入力に印加される前記電圧よりも高い、請求項26に記載の方法。
【請求項２８】
前記第2の電圧は第2の論理値に対応する、請求項26に記載の方法。
【請求項２９】
入力電圧をしきい値電圧と比較するための手段であって、磁気トンネル接合(MTJ)デバイスとトランジスタとを含み、前記MTJデバイスの磁気スイッチング点に対応する複数の遷移点に関連するヒステリシス特性を有する手段と、
前記磁気スイッチング点をシフトさせるための手段とを備える装置。
【請求項３０】
前記比較するための手段および前記シフトさせるための手段は、コンピューティングデバイス、モバイルデバイス、セットトップボックス、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、携帯情報端末(PDA)、モニタ、コンピュータモニタ、テレビジョン、チューナ、ラジオ、衛星ラジオ、音楽プレーヤ、デジタル音楽プレーヤ、ポータブル音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、デジタルビデオプレーヤ、デジタルビデオディスク(DVD)プレーヤ、またはポータブルデジタルビデオプレーヤのうちの少なくとも1つに組み込まれる、請求項29に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、2015年8月12日に出願された、同一出願人が所有する米国非仮特許出願第14/824,460号の優先権を主張し、米国非仮特許出願第14/824,460号の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は全般的に、磁気トンネル接合(MTJ)デバイスとトランジスタとを含む比較器に関する。
【背景技術】
【０００３】
技術の進歩が、結果として、より小型で、より強力なコンピューティングデバイスをもたらしてきた。たとえば、モバイルフォンやスマートフォンなどのワイヤレス電話機、タブレット、およびラップトップコンピュータを含めた、様々なポータブルパーソナルコンピューティングデバイスは、小型であり、軽量であり、ユーザによる持ち運びが容易である。これらのデバイスは、ワイヤレスネットワークを介して音声およびデータパケットを伝達することができる。さらに、多くのそのようなデバイスは、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルレコーダ、およびオーディオファイルプレーヤなどの追加の機能を組み込んでいる。また、そのようなデバイスは、インターネットへのアクセスに使用することができるウェブブラウザアプリケーションなどのソフトウェアアプリケーションを含む、実行可能命令を処理することができる。したがって、これらのデバイスは、高度の計算能力を含むことができる。
【０００４】
シュミットトリガは、複数の遷移点に関連するヒステリシス特性を有する比較器である。たとえば、比較器の出力は、入力電圧が第1のしきい値電圧よりも高くなったときに第1の出力から第2の出力に変わる場合がある。比較器の出力は、入力電圧が第2のしきい値電圧よりも低くなったときに第2の出力から第1の出力に変わる場合がある。シュミットトリガは概して、いくつかの構成要素(たとえば、7つ以上のトランジスタといくつかの抵抗器)を含む。構成要素の各々は物理的空間を占有する。構成要素の各々は動的電力消費を有する場合がある。トランジスタは静的電力散逸を有する場合もある。比較器の出力は、入力電圧が第1のしきい値電圧よりも高くなるかまたは第2の電圧よりも低くなったことに続く遅延の後で変わる場合がある。シュミットトリガの遷移点は、デバイス寸法およびプロセスパラメータに基づいてもよい。すなわち、シュミットトリガの遷移点は、シュミットトリガの使用時など、シュミットトリガの製造後に調整できない場合がある。たとえば、シュミットトリガまたはシュミットトリガを含むデバイスのユーザは、動作時にシュミットトリガの遷移点(またはしきい値電圧)を調整できない場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、磁気トンネル接合(MTJ)デバイスとトランジスタとを含む比較器について説明する。この比較器は、MTJデバイスの磁気スイッチング点(Magnetic Switching Point)に対応する複数の遷移点に関連するヒステリシス特性を有する。この比較器は、より小形で、よりエネルギー効率的で、より調整可能性の高いシュミットトリガとして動作してもよい。たとえば、比較器の入力はMTJデバイスの入力に対応してもよい。MTJデバイスの出力は、MTJデバイスの入力に印加される電圧が第1のしきい値電圧よりも高くなったときに第1の特定の電圧から第2の特定の電圧に変わる場合がある。MTJデバイスの出力は、MTJデバイスの入力に印加される電圧が第2のしきい値電圧よりも低くなったときに第2の特定の電圧から第1の特定の電圧に変わる場合がある。
【０００６】
比較器は、上述のMTJデバイスとトランジスタとを含み、電圧増幅器として動作する場合がある。たとえば、比較器の出力に印加される第1の電圧、第2の電圧、またはその両方が、比較器の入力に印加される電圧よりも高くなる場合がある。
【０００７】
動作時の比較器の調整を可能にするために、磁束集中層を有するフィールドライン(たとえば、導電線)が比較器に付加されてもよい。フィールドラインは、銅、アルミニウム、または他の金属などの導電性材料を含んでもよい。磁束集中層は、ニッケル鉄(NiFe)合金または他の磁性材料を含んでもよい。フィールドラインは、フィールドラインに電流が加えられたときに磁場を生成してもよい。MTJデバイスの磁気スイッチング点は、フィールドラインに印加される電流に基づいて変動する場合がある。たとえば、MTJデバイスの磁気スイッチング点は、フィールドラインによって生成される磁場の大きさに基づいて変動する場合がある。したがって、比較器の第1のしきい値電圧および第2のしきい値電圧は、磁気スイッチング点に対応してもよく、フィールドラインに印加される電流を変更することによって比較器の製造後に(たとえば、動作時に)調整されてもよい。
【０００８】
ある特定の態様では、装置が、磁気トンネル接合部(MTJ)とトランジスタとを含む。MTJおよびトランジスタは、MTJデバイスの磁気スイッチング点に対応する複数の遷移点に関連するヒステリシス特性を有する比較器に含まれる。
【０００９】
別の特定の態様では、比較器の動作の方法は、比較器の入力に印加される電圧が第1のしきい値電圧レベルを超えたときに、第1の電圧の出力から第2の電圧の出力に切り替えるステップを含む。比較器は、トランジスタに結合された磁気トンネル接合(MTJ)デバイスを含む。第1のしきい値電圧レベルは、MTJデバイスの磁気スイッチング点のうちの第1のスイッチング点に対応する。比較器の出力は、トランジスタの第2の出力に対応する。この方法は、比較器の入力に印加される電圧が第2のしきい値電圧レベルよりも低くなったときに第2の電圧の出力から第1の電圧の出力に切り替えるステップも含む。第2のしきい値電圧レベルは、磁気スイッチング点のうちの第2のスイッチング点に対応する。
【００１０】
別の特定の態様では、比較器の動作の方法は、比較器の磁気トンネル接合(MTJ)デバイスの入力に印加される電圧が第1のしきい値電圧レベルよりも高くなったときに、MTJデバイスの第1の出力において第1の特定の電圧を生成することから第1の出力において第2の特定の電圧を生成することに切り替えるステップを含む。第1のしきい値電圧レベルは、MTJデバイスの磁気スイッチング点のうちの第1のスイッチング点に対応する。第1の出力は、比較器のトランジスタのゲートに結合される。この方法は、入力に印加される電圧が第2のしきい値電圧レベルよりも低くなったときに第1の出力において第2の特定の電圧を生成することから第1の出力において第1の特定の電圧を生成することに切り替えるステップも含む。第2のしきい値電圧レベルは、磁気スイッチング点のうちの第2のスイッチング点に対応する。
【００１１】
開示される実施形態のうちの少なくとも1つによってもたらされる1つの特定の利点は、MTJデバイスを含まないシュミットトリガベースの比較器よりも少ない構成要素を含むMTJベースの比較器である。たとえば、開示されるMTJベースの比較器は、MTJデバイスと、単一のトランジスタと、単一の抵抗器とを含んでもよい。対照的に、シュミットトリガベースの比較器は、少なくとも2つのトランジスタといくつかの抵抗器とを含んでもよく、したがって、上述のMTJベースの比較器よりも広い空間およびより多くの電力を使用してもよい。
【００１２】
開示される実施形態のうちの少なくとも1つによってもたらされる別の特定の利点は、MTJベースの比較器が使用時に調整可能であってもよいことである。たとえば、比較器のフィールドラインに印加される電流を変更することによって、MTJベースの比較器の遷移点が調整されてもよい。したがって、本明細書で説明する単一の調整可能なMTJベース比較器が、より大形でより電力消費量の多い複数のシュミットトリガベース比較器の代わりに、様々なスイッチング点に使用されてもよい。
【００１３】
本開示の他の態様、利点、および特徴は、以下の節、すなわち、図面の簡単な説明、発明を実施するための形態、および特許請求の範囲を含む本願全体を検討した後に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】磁気トンネル接合(MTJ)デバイスとトランジスタとを含む比較器を含むデバイスの特定の例示的な態様のブロック図である。
【図２】図1の比較器の別の態様を示す図である。
【図３】図1の比較器の動作の方法の特定の例示的な態様のフローチャートである。
【図４】図1の比較器の動作の方法の別の特定の例示的な態様のフローチャートである。
【図５】MTJデバイスとトランジスタとを含む比較器を含むポータブルデバイスのブロック図である。
【図６】MTJデバイスとトランジスタとを含む比較器を含む電子デバイスを製造するための製造プロセスの特定の例示的な実施形態のデータフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図1を参照すると、デバイスの特定の例示的な実施形態が開示され、全体が100として示されている。デバイス100は比較器130を含む。比較器130は、デバイス100のメモリ構成要素の外部に位置してもよい。比較器130は、キャパシタ、ダイオードブリッジ回路、第2の比較器、またはそれらの組合せに結合されてもよい。
【００１６】
比較器130は、入力(Vin)104と出力(Vout)108とを有してもよい。比較器130は、本明細書で説明するように、入力104に印加される電圧128を1つまたは複数のしきい値電圧レベルと比較するように構成されてもよい。入力104は、電圧源150(たとえば、可変電源)に結合されてもよい。比較器130は、トランジスタ120(たとえば、金属酸化物半導体(MOS)トランジスタまたはバイポーラ接合トランジスタ(BJT))に結合された磁気トンネル接合(MTJ)デバイス102を含む。入力104は、MTJデバイス102の入力であってもよい。MTJデバイス102の第1の出力114は、トランジスタ120のゲート116に結合されてもよい。MTJデバイス102の第1の出力114はまた、抵抗器(たとえば、バラスト抵抗器152)を介して第2の電圧源(たとえば、グランド112)に結合されてもよい。トランジスタ120の出力は、出力108に対応してもよい。トランジスタ120は、負荷回路190に結合されてもよい。負荷回路190は、電圧源106、負荷110(たとえば、抵抗器)、またはその両方を含んでもよい。トランジスタ120は、電圧源106、負荷110、またはその両方に結合されてもよい。
【００１７】
MTJデバイス102は、複数の磁気スイッチング点(Magnetic Switching Point)(たとえば、第1の磁気スイッチング点および第2の磁気スイッチング点)を含んでもよい。磁気スイッチング点の各々は、特定のしきい値電圧レベルに対応してもよい。たとえば、第1の磁気スイッチング点が、第1のしきい値電圧レベル142に対応してもよい。一例として、MTJデバイス102は、入力104に印加される電圧128が第1のしきい値電圧レベル142よりも高くなったことに応答して、第1の磁場配向(たとえば、MTJデバイス102の固定/ピンド層に対して逆平行)を有することから第2の磁場配向(たとえば、MTJデバイス102の固定/ピンド層に対して平行)を有することに切り替わるように構成された自由層を有してもよい。第2の磁気スイッチング点が、第2のしきい値電圧レベル144に対応してもよい。たとえば、MTJデバイス102の自由層は、入力104に印加される電圧128が第2のしきい値電圧レベル144よりも低くなったことに応答して、第2の磁場配向(たとえば、MTJデバイス102の固定/ピンド層に対して平行)を有することから第1の磁気配向(たとえば、MTJデバイス102の固定/ピンド層に対して逆平行)を有することに切り替わるように構成されてもよい。第1のしきい値電圧レベル142は、図1に示すように第2のしきい値電圧レベル144よりも高くてもよい。代替実装形態では、第1のしきい値電圧レベル142は第2のしきい値電圧レベル144よりも低くてもよい。
【００１８】
MTJデバイス102は、入力104に印加される電圧128が第1のしきい値電圧レベル142よりも高くなったことに応答して、第1の出力114において第1の電圧118を生成することから第2の電圧122を生成することに遷移するように構成されてもよい。別の例として、MTJデバイス102は、入力104に印加される電圧128が第2のしきい値電圧レベル144よりも低くなったことに応答して、第1の出力114において第2の電圧122を生成することから第1の電圧118を生成することに遷移するように構成されてもよい。
【００１９】
図1は第1のグラフ132を含む。第1のグラフ132は、入力104に印加される電圧128に基づいてMTJデバイス102の抵抗の分散に関する説明のための例に対応する。入力104に印加される電圧128が第1のしきい値電圧レベル(TVL)142(たとえば、約0.42V)よりも高くなったときに、MTJデバイス102の抵抗が第2の抵抗194(たとえば、3500オームよりも高い)から第1の抵抗192(たとえば、約2200オーム)に遷移してもよい。たとえば、MTJデバイス102の自由層が第1の磁場配向(たとえば、MTJデバイス102のピンド層に対して逆平行)を有することから第2の磁場配向(たとえば、MTJデバイス102のピンド層に対して平行)を有することに切り替わってもよい。第2の抵抗194は第1の磁場配向に対応してもよく、第1の抵抗192は第2の磁場配向に対応してもよい。
【００２０】
入力104に印加される電圧128が第2のTVL144(たとえば、-0.24V)よりも低くなったときに、MTJデバイス102の抵抗が第1の抵抗192から第2の抵抗194に遷移してもよい。たとえば、MTJデバイス102の自由層が第2の磁場配向(たとえば、MTJデバイス102のピンド層に対して平行)を有することから第1の磁場配向(たとえば、MTJデバイス102のピンド層に対して逆平行)を有することに切り替わってもよい。MTJデバイス102は、MTJデバイス102の抵抗が第2の抵抗194に対応するときに第1の出力114において第1の電圧118を生成してもよい。MTJデバイス102は、MTJデバイス102の抵抗が第1の抵抗192に対応するときに第1の出力114において第2の電圧122を生成してもよい。
【００２１】
比較器130は、MTJデバイス102がMTJデバイス102の第1の出力114において第1の電圧118を生成したときに第1の電圧124を出力するように構成されてもよく、MTJデバイス102がMTJデバイス102の第1の出力114において第2の電圧122を生成したときに第2の電圧126を出力するように構成されてもよい。たとえば、トランジスタ120は、第1の電圧118がトランジスタ120のゲート116に印加されたときに出力108において第1の電圧124を生成するように構成されてもよい。別の例として、トランジスタ120は、第2の電圧122がゲート116に印加されたときに出力108において第2の電圧126を生成するように構成されてもよい。第1の電圧124は第1の論理値(たとえば、0)に対応してもよく、第2の電圧126は第2の論理値(たとえば、1)に対応してもよい。第1の電圧124、第2の電圧126、またはその両方は、入力104に印加される電圧128よりも高くてもよい。したがって、比較器130は電圧増幅器として機能してもよい。
【００２２】
図1は第2のグラフ140も含む。第2のグラフ140は、MTJデバイス102の抵抗に基づく負荷110を通る電流の大きさの分散に関する説明のための例に対応する。負荷110を通る電流は、MTJデバイス102の抵抗が第2の抵抗194に対応するときに第1の電流の大きさ178(たとえば、約0.004アンペア以下)を有してもよい。負荷110を通る電流は、MTJデバイス102の抵抗が第1の抵抗192に対応するときに第2の電流の大きさ182(たとえば、約0.008アンペアよりも高い)を有してもよい。
【００２３】
図1に示す第1のTVL142、第2のTVL144、第1の抵抗192、第2の抵抗194、第1の電流の大きさ178、および第2の電流の大きさ182の値が例示的なものであることを理解されたい。特定の実装形態では、第1のTVL142、第2のTVL144、第1の抵抗192、第2の抵抗194、第1の電流の大きさ178、第2の電流の大きさ182の値、またはそれらの組合せのうちの1つまたは複数は、図1に示す値とは異なる値に対応してもよい。
【００２４】
比較器130のヒステリシス特性は、第1のグラフ132に示すように、比較器130がシュミットトリガとして働くのを可能にする。たとえば、比較器130は、入力104に印加される電圧128が第1のしきい値電圧レベル142よりも高くなるまで第1の電圧124を出力することから第2の電圧126を出力することに遷移しなくてもよい。比較器130は、入力104に印加される電圧128が第2のしきい値電圧レベル144よりも低くなるまで、第2の電圧126を出力することから第1の電圧124を出力することに遷移しなくてもよい。
【００２５】
比較器130は、単一のトランジスタ(たとえば、トランジスタ120)と、単一の抵抗器(たとえば、バラスト抵抗器152)と、MTJデバイス102とを含んでもよい。比較器130は、より多くの構成要素(たとえば、少なくとも2つのトランジスタおよびいくつかの抵抗器)を含むシュミットトリガと比較してより少ない空間、より少ない電力、またはその両方を使用してもよい。たとえば、シュミットトリガベースの比較器は、電力を使用してアクティブ構成要素の出力の電流または電圧を維持する能動構成要素(たとえば、少なくとも2つのトランジスタおよびいくつかの抵抗器)を含んでもよい。MTJベースの比較器130は、電力を使用せずにMTJデバイス102の出力の電流を維持する受動構成要素(たとえば、MTJデバイス102)を含む。MTJベースの比較器130は、静的電力消費を有さない場合がある。したがって、MTJベースの比較器130は、シュミットトリガベースの比較器よりも少ない電力を使用してもよい。MTJベースの比較器130は、シュミットトリガベースの比較器よりも狭い空間(たとえば、一例では直径が約40ナノメートル)を使用してもよい。
【００２６】
さらに、MTJベースの比較器130は、入力に印加される電圧の変化に対してシュミットトリガベースの比較器よりも高速に応答する場合がある(たとえば、MTJが「切り替わる」場合がある)。たとえば、MTJベースの比較器130の応答時間は、MTJデバイス102の切替え速度に基づいてもよい。シュミットトリガベースの比較器の応答時間は、多数の回路要素(たとえば、複数のトランジスタおよび抵抗器)の応答速度に基づいてもよい。一例では、MTJベースの比較器130は、応答速度が500ピコ秒(ps)から1ナノ秒(ns)の間である。
【００２７】
図2を参照すると、比較器の例示的な態様が示され、全体が200として示されている。図200は、比較器130とグラフ202とを含む。
【００２８】
比較器130は、フィールドライン204(たとえば、導電線)を含んでもよい。フィールドライン204は、導電性材料(たとえば、銅、アルミニウム、またはその他の金属)、磁束集中層、またはその両方を含んでもよい。磁束集中層は、ニッケル鉄(NiFe)合金または他の磁性材料を含んでもよい。フィールドライン204は、MTJデバイス102に近接してもよい。MTJデバイス102の磁気スイッチング点は、フィールドライン204に印加される電流210に基づいて変動する場合がある。たとえば、フィールドライン204によって生成される磁場220の大きさおよび方向は、フィールドライン204に印加される電流210の大きさおよび方向に基づいてもよい。MTJデバイス102の磁気スイッチング点は、磁場220の大きさに基づいて変動する場合がある。フィールドライン204に印加される電流210を変更することによって、磁気スイッチング点をシフトさせてもよい。MTJデバイス102の磁気スイッチング点のシフトは、しきい値電圧のシフト(たとえば、第1のしきい値電圧レベル142、第2のしきい値電圧レベル144、または両方)に対応してもよい。
【００２９】
グラフ202は、電流210がフィールドライン204に印加されたときにフィールドライン204によって生成される磁場220の大きさとMTJデバイス102のしきい値電圧との例示的な関係を示す。たとえば、磁場(FM)214は電流210の第1のレベル(たとえば、大きさ)に対応してもよく、FM216は電流210の第2のレベル(たとえば、大きさ)に対応してもよく、FM212は電流210の第3のレベル(たとえば、大きさ)に対応してもよく、あるいはそれらの組合せであってもよい。第1のレベルの電流が加えられたときに、第1のしきい値電圧レベル142はしきい値電圧レベル(TVL)234(たとえば、0.34V)に対応してもよく、第2のしきい値電圧レベル144はTVL224(たとえば、-0.31ボルト(V))に対応してもよい。
【００３０】
第2のレベルの電流が加えられたときに、第1のしきい値電圧レベル142はTVL236(たとえば、0.43V)に対応してもよく、第2のしきい値電圧レベル144はTVL226(たとえば、-0.12V)に対応してもよい。TVL226は、TVL224よりも高くてもよく、TVL236はTVL234よりも高くてもよい。
【００３１】
第3のレベルの電流が加えられたときに、第1のしきい値電圧レベル142はTVL232(たとえば、0.20V)に対応してもよく、第2のしきい値電圧レベル144はTVL222(たとえば、-0.38V)に対応してもよい。TVL222は、TVL224よりも低くてもよく、TVL232はTVL234よりも低くてもよい。図2に示すTVL222〜236およびFM212〜216の値が例示的なものであることを理解されたい。特定の実装形態では、TVL222〜236のうちの1つまたは複数、FM212〜216のうちの1つまたは複数、あるいはそれらの組合せは、図2に示す値とは異なる値に対応してもよい。TVL222〜236の値は、MTJデバイス102の物理的特性に依存してもよい。
【００３２】
したがって、図2に示すように、第1のしきい値電圧レベル142および第2のしきい値電圧レベル144は、フィールドライン204に印加される電流210の電流レベル(たとえば、大きさ)を変更することによって調整されてもよい。たとえば、第1のしきい値電圧レベル142および第2のしきい値電圧レベル144を上げる場合、電流210のレベルを上げてもよい。代替的に、第1のしきい値電圧レベル142および第2のしきい値電圧レベル144を下げる場合、電流210のレベルを下げてもよい。
【００３３】
したがって、比較器130は、調整可能なヒステリシスを有するシュミットトリガとして動作してもよい。たとえば、MTJデバイス102のしきい値電圧レベルに対応する比較器130の遷移点は、フィールドライン204に印加される電流210の電流レベルを上げるかまたは下げることによって調整されてもよい。したがって、フィールドライン204を比較器130に組み込むと、製造後に調整することができないいくつかのシュミットトリガベースの比較器を使用する場合と比較して、単一のMTJベース比較器130が複数のしきい値電圧レベルをサポートするのが可能になる場合がある。
【００３４】
図3を参照すると、動作の方法の例示的な態様が示され、全体が300として示されている。方法300は、図1の比較器130によって実行されてもよい。
【００３５】
方法300は、302において、比較器の入力に印加される電圧が第1のしきい値電圧レベルよりも高くなったときに、第1の電圧を出力することから第2の電圧を出力することに切り替えるステップを含む。たとえば、比較器130は、図1を参照しながら説明したように、比較器130の入力104に印加される電圧128が第1のしきい値電圧レベル142よりも高くなったときに、第1の電圧124を出力することから第2の電圧126を出力することに切り替わってもよい。図1を参照して説明したように、第1のしきい値電圧レベル142はMTJデバイス102の第1の磁気スイッチング点に対応してもよい。たとえば、第1の磁気スイッチング点は、MTJデバイス102の自由層が、MTJデバイス102のピンド層に対して、平行磁場配向を有することから逆平行磁場配向を有することへ(または逆平行磁場配向を有することから平行磁場配向を有することへ)の遷移に対応してもよい。MTJデバイス102は、トランジスタ120に結合されてもよい。比較器130の出力108は、トランジスタ120の出力に結合されてもよい。
【００３６】
方法300は、304において、比較器の入力に印加される電圧が第2のしきい値電圧レベルよりも低くなったときに第2の電圧の出力から第1の電圧の出力に切り替えるステップも含む。たとえば、比較器130は、電圧128が第2のしきい値電圧レベル144よりも低くなったときに、第2の電圧126を出力することから第1の電圧124を出力することに切り替わってもよい。第2のしきい値電圧レベル144はMTJデバイス102の第2の磁気スイッチング点に対応してもよい。たとえば、第2の磁気スイッチング点は、MTJデバイス102の自由層が、MTJデバイス102のピンド層に対して、逆平行磁場配向を有することから平行磁場配向を有することへ(または平行磁場配向を有することから逆平行磁場配向を有することへ)の遷移に対応してもよい。
【００３７】
したがって、方法300は、MTJデバイス102とトランジスタ120とを含む比較器130がシュミットトリガとして動作するのを可能にしてもよい。たとえば、出力108は、電圧128が第1のしきい値電圧レベル142よりも高くなるまで第1の電圧124を生成することから第2の電圧126を生成することに切り替わらなくてもよく、電圧128が第2のしきい値電圧レベル144よりも低くなるまで第2の電圧126を生成することから第1の電圧124を生成することに切り替わらなくてもよい。
【００３８】
図4を参照すると、動作の方法の例示的な態様が示され、全体が400として示されている。方法400は、図1の比較器130によって実行されてもよい。
【００３９】
方法400は、402において、MTJデバイスの入力に印加される電圧が第1のしきい値電圧レベルよりも高くなったときに、比較器のMTJデバイスの第1の出力において第1の特定の電圧を生成することから第1の出力において第2の特定の電圧を生成することに切り替えるステップを含む。たとえば、MTJデバイス102は、図1を参照しながら説明したように、入力104に印加される電圧128が第1のしきい値電圧レベル142よりも高くなったときに、第1の出力114において第1の電圧118を生成することから第1の出力114において第2の電圧122を生成することに切り替わってもよい。第1のしきい値電圧レベル142はMTJデバイス102の第1の磁気スイッチング点に対応してもよい。たとえば、第1の磁気スイッチング点は、MTJデバイス102の自由層が、MTJデバイス102のピンド層に対して、平行磁場配向を有することから逆平行磁場配向を有することへ(または逆平行磁場配向を有することから平行磁場配向を有することへ)の遷移に対応してもよい。第1の出力114は、比較器130のトランジスタ120のゲート116に結合されてもよい。
【００４０】
この方法400は、404において、入力に印加される電圧が第2のしきい値電圧レベルよりも低くなったときに第1の出力において第2の特定の電圧を生成することから第1の出力において第1の特定の電圧を生成することに切り替えるステップも含む。たとえば、MTJデバイス102は、図1を参照しながら説明したように、入力104に印加される電圧128が第2のしきい値電圧レベル144よりも低くなったときに、第1の出力114において第2の電圧122を生成することから第1の出力114において第1の電圧118を生成することに切り替わってもよい。第2のしきい値電圧レベル144はMTJデバイス102の第2の磁気スイッチング点に対応してもよい。たとえば、第2の磁気スイッチング点は、MTJデバイス102の自由層が、MTJデバイス102のピンド層に対して、逆平行磁場配向を有することから平行磁場配向を有することへ(または平行磁場配向を有することから逆平行磁場配向を有することへ)の遷移に対応してもよい。
【００４１】
したがって、方法400は、MTJデバイス102とトランジスタ120とを含む比較器130がシュミットトリガとして動作するのを可能にしてもよい。たとえば、第1の出力114は、電圧128が第1のしきい値電圧レベル142よりも高くなるまでゲート116に第1の電圧118を供給することから第2の電圧122を供給することに切り替わらなくてもよく、電圧128が第2のしきい値電圧レベル144よりも低くなるまでゲート116に第2の電圧122を供給することから第1の電圧118を供給することに切り替わらなくてもよい。出力108は、第2の電圧122がゲート116に印加されたときに第2の電圧126を生成してもよく、第1の電圧118がゲート116に印加されたときに第1の電圧124を生成してもよい。
【００４２】
図5を参照すると、ワイヤレス通信デバイスの特定の例示的な実施形態のブロック図が示され、全体が500として示されている。ワイヤレス通信デバイス500は、メモリ532(たとえば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ(ROM)、プログラマブル読取り専用メモリ(PROM)、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、コンパクトディスク読取り専用メモリ(CD-ROM)、または当技術分野で知られている任意の他の形態の非一時的記憶媒体)に結合されたデジタル信号プロセッサ(DSP)などのプロセッサ510を含む。いくつかの例では、プロセッサ510は、少なくとも1つの比較器501を含んでもよい。比較器501は、MTJデバイス102とトランジスタ120とを含んでもよい。特定の態様では、ワイヤレス通信デバイス500は、図1のデバイス100に対応してもよい。
【００４３】
図5はまた、プロセッサ510およびディスプレイ528に結合されるディスプレイコントローラ526を示す。コーダ/デコーダ(コーデック)534も、プロセッサ510に結合されてもよい。スピーカー536およびマイクロフォン538がコーデック534に結合されてもよい。
【００４４】
図5は、ワイヤレスコントローラ540が、プロセッサ510に結合されてもよく、さらにアンテナ542に結合されてもよいことも示している。いくつかの例では、ワイヤレスコントローラ540は、少なくとも1つの比較器502を介してアンテナ542に結合されてもよい。いくつかの例では、プロセッサ510は、少なくとも1つの比較器503を介してメモリ532に結合されてもよい。比較器501〜503のうちの1つまたは複数は、図1および図2の比較器130などのMTJベースの比較器に対応してもよい。比較器130および501〜503のうちの1つまたは複数は、シュミットトリガとして動作してもよく、信号調整、無線周波数(RF)信号処理、メモリ動作などの様々な適用例に使用されてもよい。
【００４５】
特定の実施形態では、プロセッサ510、ディスプレイコントローラ526、メモリ532、コーデック534、およびワイヤレスコントローラ540は、システムインパッケージまたはシステムオンチップデバイス522内に含まれる。特定の実施形態では、入力デバイス530および電源544がシステムオンチップデバイス522に結合される。その上、特定の実施形態では、図5に示されるように、ディスプレイ528、入力デバイス530、スピーカー536、マイクロフォン538、アンテナ542、および電源544は、システムオンチップデバイス522の外部にある。しかし、ディスプレイ528、入力デバイス530、スピーカー536、マイクロフォン538、アンテナ542、および電源544の各々が、インターフェースやコントローラなどのシステムオンチップデバイス522の構成要素に結合されてもよい。
【００４６】
上述の実施形態に関連して、入力電圧をしきい値電圧と比較するための手段を含んでもよい装置が開示され、この比較するための手段は、磁気トンネル接合(MTJ)デバイスとトランジスタとを含む。たとえば、比較するための手段は、比較器130、入力電圧をしきい値電圧と比較するように構成され、MTJデバイスとトランジスタとを含む1つまたは複数の他のデバイスまたは回路、あるいはそれらの任意の組合せを含んでもよい。比較器130は、MTJデバイス102の磁気スイッチング点に対応する複数の遷移点に関連するヒステリシス特性を有してもよい。
【００４７】
この装置はまた、磁気スイッチング点をシフトさせるための手段を含んでもよい。たとえば、シフトさせるための手段は、図2のフィールドライン204、磁気スイッチング点をシフトさせるように構成された1つもしくは複数の他のデバイスまたは回路、あるいはそれらの組合せを含んでもよい。
【００４８】
上記で開示したデバイスおよび機能は、コンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータファイル(たとえば、RTL、GDSII、GERBERなど)に設計および構成されてもよい。いくつかまたはすべてのそのようなファイルは、そのようなファイルに基づいてデバイスを製造する製造者に提供されてもよい。結果として得られる製品は、半導体ウエハを含み、次いで、半導体ウエハは半導体ダイに切断され、半導体チップにパッケージングされる。図6を参照しながらさらに説明するように、半導体チップは、次いで電子デバイスに統合される。
【００４９】
図6を参照すると、電子デバイス製造(たとえば、製作)プロセスの特定の例示的な実施形態が示され、全体が600として示されている。物理デバイス情報602が、製造プロセス600において、研究用コンピュータ606などにおいて受信される。物理デバイス情報602は、図1の比較器130など、半導体デバイスの少なくとも1つの物理的な特性を表す設計情報を含んでもよい。たとえば、物理デバイス情報602は、研究用コンピュータ606に結合されたユーザインターフェース604を介して入力される物理パラメータ、材料特性、および構造情報を含んでもよい。研究用コンピュータ606は、メモリ610などのコンピュータ可読媒体(たとえば、非一時的コンピュータ可読記録媒体)に結合された、1つまたは複数の処理コアなどのプロセッサ608を含む。メモリ610は、ファイルフォーマットに準拠し、ライブラリファイル612を生成するように物理デバイス情報602をプロセッサ608に変換させるために実行可能なコンピュータ可読命令を記憶してもよい。
【００５０】
特定の実施形態では、ライブラリファイル612は、変換された設計情報を含む少なくとも1つのデータファイルを含む。たとえば、ライブラリファイル612は、電子設計オートメーション(EDA)ツール620とともに使用するために設けられた図1の比較器130を含むデバイスを含む半導体デバイスのライブラリを含んでもよい。
【００５１】
ライブラリファイル612は、メモリ618に結合された、1つまたは複数の処理コアのようなプロセッサ616を含む設計用コンピュータ614において、EDAツール620とともに使用されてもよい。EDAツール620は、設計用コンピュータ614のユーザがライブラリファイル612の図1の比較器130を含む回路を設計するのを可能にするためにメモリ618にプロセッサ実行可能命令として記憶されてもよい。たとえば、設計用コンピュータ614のユーザが、設計用コンピュータ614に結合されたユーザインターフェース624を介して回路設計情報622を入力してもよい。回路設計情報622は、図1の比較器130など、半導体デバイスの少なくとも1つの物理的な特性を表す設計情報を含んでもよい。一例として、回路設計特性は、特定の回路の識別および回路設計における他の要素に対する関係、位置情報、フィーチャのサイズ情報、相互接続情報、または半導体デバイスの物理的特性を表す他の情報を含んでもよい。
【００５２】
設計用コンピュータ614は、回路設計情報622を含む設計情報をファイルフォーマットに準拠するように変換するように構成されてもよい。一例として、ファイルフォーマットは、平面の幾何学的形状、テキストラベル、およびグラフィックデータシステム(GDSII)ファイルフォーマットなどの階層的なフォーマットでの回路レイアウトについての他の情報を表す、データベースのバイナリファイルフォーマットを含んでもよい。設計用コンピュータ614は、図1の比較器130を表す情報を、他の回路を表す情報またはその他の情報とともに含むGDSIIファイル626のような変換された設計情報を含むデータファイルを生成するように構成されてもよい。一例として、データファイルは、図1の比較器130を含み、内部にさらなる電子回路および電子部品も含む、システムオンチップ(SOC)に対応する情報を含んでもよい。
【００５３】
GDSIIファイル626は、GDSIIファイル626内の変換された情報に従って図1の比較器130を製作するための製作プロセス628において受け取られてもよい。たとえば、デバイス製造プロセスは、マスク製造業者630にGDSIIファイル626を提供し、代表的マスク632として示されるフォトリソグラフィ処理とともに使用されるマスクなどの1つまたは複数のマスクを作成することを含んでもよい。マスク632は、1つまたは複数のウエハ633を生成するために製作プロセスの間に用いられてもよく、ウエハ633は検査されて、代表的なダイ636のようなダイに分割されてもよい。ダイ636は、図1の比較器130を含むデバイスを含む回路を含む。
【００５４】
たとえば、製作プロセス628は、製作プロセス628を開始しならびに/あるいは制御するための、プロセッサ634およびメモリ635を含んでもよい。メモリ635は、コンピュータ可読命令またはプロセッサ可読命令などの実行可能命令を含んでもよい。実行可能命令は、プロセッサ634などのコンピュータによって実行可能な1つまたは複数の命令を含んでもよい。
【００５５】
製作プロセス628は、完全に自動化されあるいは部分的に自動化された製作システムによって実施されてもよい。たとえば、製作プロセス628は、スケジュールに従って自動化され得る。製作システムは、半導体デバイスを形成するために1つまたは複数の動作を実行するための製作機器(たとえば、処理ツール)を含んでもよい。たとえば、製作機器は、化学蒸着(CVD)および/または物理蒸着(PVD)を使用して1つまたは複数の材料を堆積し、単一マスクまたは複数マスクのリソエッチングプロセス(たとえば、2マスクLELE)を使用して材料をパターニングし、litho-freeze-litho-etch(LFLE)プロセスを使用して材料をパターニングし、self-aligned double patterning(SADP)プロセスを使用して材料をパターニングし、1つまたは複数の材料をエピタキシャル成長させ、1つまたは複数の材料をコンフォーマルに堆積し、ハードマスクを塗布し、エッチングマスクを塗布し、エッチングを実行し、平坦化を実行し、ダミーゲートスタックを形成し、ゲートスタックを形成し、SC-1タイプ洗浄(standard clean 1)を実行するなどするように、構成されてもよい。ある特定の実施形態では、製作プロセス628は、14nmより小さい(たとえば、10nm、7nmなど)テクノロジーノードと関連付けられる半導体製造プロセスに対応する。(たとえば、図1の比較器130を含む)デバイスを製造するために使用される特定のプロセスまたはプロセスの組合せは、設計制約および利用可能な材料/機器に基づいてもよい。したがって、特定の実施形態では、デバイスの製造の間に、図1〜図6を参照して説明したプロセスとは異なるプロセスが使用されてもよい。
【００５６】
説明のための例として、図1の比較器130のためのVia1の形成の間に使用される2マスクLELEプロセスは、第1のフォトレジストマスクを使用してデバイスの第1の層(たとえば、窒化物層)上に第1のパターンを形成することと、第1のパターンをエッチングすることとを含んでもよい。次いで、デバイス上に第2のパターンを形成するために第2のマスクが使用されることがあり、組み合わされたパターンがデバイスの第2のより下の層(たとえば、酸化物層)までエッチングされることがある。この組み合わされたパターンでは、第1のパターンおよび第2のパターンのフィーチャ(たとえば、線)が交互に配置されてもよい。したがって、組み合わされたパターンは、第1のパターンおよび第2のパターンと比較して、より小さいフィーチャ(たとえば、線)のピッチを有してもよい。
【００５７】
説明のための別の例として、図1の比較器130のM1層またはM2層をパターニングするために使用されるSADPプロセスが、デバイス上に「ダミー」パターンを形成することを含んでもよい。共形の誘電層が、ダミーパターンを覆って形成(たとえば、堆積)されることがあり、エッチングされることがある。エッチングの間に、ダミーパターンの側壁の隣の誘電材料の「スペーサ」を除く誘電層のすべてが除去されてもよい。次いで、ダミーパターンが(たとえば、エッチングを伴わずに)スペーサを残して除去されてもよく、これは、ダミーパターンよりも高いフィーチャ(たとえば、線)の密度を有するパターンを形成してもよい。より高密度のスペーサパターンは、M1層またはM2層をパターニングするために使用されてもよい。
【００５８】
製作システム(たとえば、製作プロセス628を実行する自動化システム)は、分散型アーキテクチャ(たとえば、階層)を有してもよい。たとえば、製作システムは、分散型アーキテクチャに従って分散された、プロセッサ634などの1つもしくは複数のプロセッサ、メモリ635などの1つもしくは複数のメモリ、および/またはコントローラを含んでもよい。分散型アーキテクチャは、1つまたは複数の低レベルシステムの動作を制御または開始する高レベルプロセッサを含んでもよい。たとえば、製作プロセス628の高レベル部分は、プロセッサ634などの1つまたは複数のプロセッサを含むことがあり、低レベルシステムは各々、1つまたは複数の対応するコントローラを含むことがあり、または、1つまたは複数の対応するコントローラによって制御されることがある。特定の低レベルシステムの特定のコントローラは、特定の高レベルシステムから1つまたは複数の命令(たとえば、コマンド)を受信してもよく、サブコマンドを下位のモジュールまたはプロセスツールに発行してもよく、逆に特定の高レベルシステムに状態データを伝達してもよい。1つまたは複数の低レベルシステムの各々は、製作機器の1つまたは複数の対応する部分(たとえば、処理ツール)と関連付けられてもよい。特定の実施形態では、製作システムは、製作システム内に分散された複数のプロセッサを含んでもよい。たとえば、低レベルシステム構成要素のコントローラは、プロセッサ634のようなプロセッサを含んでもよい。
【００５９】
代替的に、プロセッサ634は、製作システムの高レベルシステム、サブシステムまたは構成要素の一部であってもよい。別の実施形態では、プロセッサ634は、製作システムの様々なレベルおよび構成要素における分散処理を含む。
【００６０】
メモリ635内に含まれる実行可能命令は、プロセッサ634が図1の比較器130を形成すること(または比較器130の形成を開始すること)を可能にしてもよい。特定の実施形態では、メモリ635は、プロセッサ634に、デバイスの形成を開始させるために、プロセッサ634によって実行可能であるコンピュータ実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体である。たとえば、コンピュータ実行可能命令は、プロセッサ634に図1の比較器130の形成を開始させるように実行可能であってもよい。
【００６１】
ダイ636がパッケージングプロセス638に供給されてもよく、パッケージングプロセス638において、ダイ636は代表的パッケージ640に組み込まれる。たとえば、パッケージ640は、単一のダイ636、またはシステムインパッケージ(SiP)構成などの複数のダイを含んでもよい。パッケージ640は、Joint Electron Device Engineering Council(JEDEC)規格などの1つまたは複数の規格または仕様に準拠するように構成されてもよい。
【００６２】
パッケージ640に関する情報が、コンピュータ646に記憶された構成要素ライブラリなどを介して様々な製品設計者に配布されてもよい。コンピュータ646は、メモリ650に結合される1つまたは複数のプロセシングコアなどのプロセッサ648を含んでもよい。プリント回路基板(PCB)ツールをメモリ650にプロセッサ実行可能命令として記憶し、ユーザインターフェース644を介してコンピュータ646のユーザから受け取られたPCB設計情報642を処理してもよい。PCB設計情報642は、図1の比較器130を含むパッケージ640に対応するパッケージングされた半導体デバイスの、回路基板上での物理的な位置情報を含んでもよい。
【００６３】
コンピュータ646は、PCB設計情報642を変換して、パッケージングされた半導体デバイスの回路基板上での物理的な位置情報とともに、配線およびビアのような電気的な接続のレイアウトを含む、データを有するGERBERファイル652のようなデータファイルを生成するように構成されてもよく、パッケージングされた半導体デバイスは、図1の比較器130を含むパッケージ640に対応する。他の実施形態では、変換後PCB設計情報によって生成されたデータファイルは、GERBERフォーマット以外のフォーマットを有してもよい。
【００６４】
GERBERファイル652は、基板組立プロセス654において受け取られてよく、GERBERファイル652内に記憶されている設計情報に従って製造される代表的なPCB656などのPCBを作成するために使用されてもよい。たとえば、GERBERファイル652は、PCB製造プロセスの様々なステップを実行するために1つまたは複数のマシンにアップロードされてもよい。PCB656には、代表的なプリント回路アセンブリ(PCA)658を形成するために、パッケージ640を含む電子部品が搭載されてもよい。
【００６５】
PCA658は、製品製造プロセス660において受け取られ、第1の代表的な電子デバイス662および第2の代表的な電子デバイス664などの1つまたは複数の電子デバイスに組み込まれてもよい。たとえば、第1の代表的な電子デバイス662、第2の代表的な電子デバイス664、または両方が、図5のワイヤレス通信デバイス500を含んでもよく、またはそれに対応してよい。説明のための非限定的な例として、第1の代表的な電子デバイス662、第2の代表的な電子デバイス664、または両方が、通信デバイス、固定位置データユニット、モバイル位置データユニット、携帯電話、セルラー電話、衛星電話、コンピュータ、タブレット、ポータブルコンピュータ、またはデスクトップコンピュータを含み得る。代替または追加として、第1の代表的な電子デバイス662、第2の代表的な電子デバイス664、または両方は、コンピューティングデバイス、モバイルデバイス、セットトップボックス、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、携帯情報端末(PDA)、モニタ、コンピュータモニタ、テレビジョン、チューナ、ラジオ、衛星ラジオ、音楽プレーヤ、デジタル音楽プレーヤ、ポータブル音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、デジタルビデオプレーヤ、デジタルビデオディスク(DVD)プレーヤ、ポータブルデジタルビデオプレーヤ、データもしくはコンピュータ命令を記憶するか取り出す任意の他のデバイス、またはそれらの組合せを含むことがあり、それらに図1の比較器130が組み込まれる。
【００６６】
別の説明のための非限定的な例として、電子デバイス662および664の1つまたは複数は、携帯電話、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、携帯情報端末などのポータブルデータユニット、全地球測位システム(GPS)対応デバイス、ナビゲーションデバイス、メータ検針機器などの固定位置データユニット、または、データもしくはコンピュータ命令を記憶するか取り出す任意の他のデバイス、またはこれらの任意の組合せなどの、遠隔ユニットを含んでもよい。図6は本開示の教示による遠隔ユニットを示すが、本開示はこれらの図示されるユニットに限定されない。本開示の実施形態は、メモリおよびオンチップ回路を含む能動集積回路を含む任意のデバイスにおいて適切に利用されてもよい。たとえば、電子デバイス662および664のうちの1つまたは複数は、自動車、トラック、航空機、ボート、その他の車両、または冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、セキュリティシステム、その他の電気器具などの電気器具、あるいはそれらの組合せを含んでもよい。特定の実施形態では、電子デバイス662および664のうちの1つまたは複数はメモリおよび/またはワイヤレス通信を利用してもよい。
【００６７】
比較器130を含むデバイスは、例示的プロセス600において説明したように、製作され、加工され、電子デバイスに組み込まれてもよい。図1〜図5に関して開示される実施形態の1つまたは複数の態様は、ライブラリファイル612、GDSIIファイル626(たとえば、GDSIIフォーマットを有するファイル)、およびGERBERファイル652(たとえば、GERBERフォーマットを有するファイル)のなどの、様々な処理段階において含まれ、さらには、研究用コンピュータ606のメモリ610、設計用コンピュータ614のメモリ618、コンピュータ646のメモリ650、基板組立プロセス654などの様々な段階において使用される1つまたは複数の他のコンピュータまたはプロセッサ(図示せず)のメモリに記憶され、また、マスク632、ダイ636、パッケージ640、PCA658、プロトタイプ回路もしくはデバイス(図示せず)などの他の製品、またはこれらの任意の組合せなどの、1つまたは複数の他の物理的な実施形態に組み込まれてもよい。物理的なデバイス設計から最終製品までの製品の様々な代表的な段階が示されているが、他の実施形態では、より少数の段階が使用されてもよく、または、追加の段階が含まれてもよい。同様に、プロセス600は、単一のエンティティあるいはプロセス600の様々な段階を実行する1つまたは複数のエンティティによって実行されてもよい。
【００６８】
図1〜図6のうちの1つまたは複数は、本開示の教示によるシステム、デバイス、および/または方法を示す場合があるが、本開示は、これらの図示されるシステム、デバイス、および/または方法に限定されない。本開示の実施形態は、メモリ、プロセッサ、およびオンチップ回路を含む集積回路を含む任意のデバイスにおいて、好適に採用される場合がある。
【００６９】
本明細書で例示または説明したような、図1〜図6のいずれかの図の1つまたは複数の機能または構成要素は、図1〜図6の別の図の1つまたは複数の他の部分と組み合わされてもよい。したがって、本明細書で説明したいずれの単一の実施形態も、限定するものとして見なされるべきではなく、本開示の実施形態は、本開示の教示から逸脱することなく好適に組み合わされる場合がある。
【００７０】
当業者には、本明細書で開示される実施形態に関連して説明した様々な例示的な論理ブロック、構成、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、プロセッサによって実行されるコンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装されてもよいことがさらに諒解されよう。上記において、様々な例示的な構成要素、ブロック、構成、モジュール、回路、およびステップについて、それらの機能の観点から概略的に説明した。そのような機能がハードウェアとして実現されるか、それともプロセッサ実行可能命令として実現されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約によって決まる。当業者は、記載された機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実現してもよいが、そのような実施態様の決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすものと解釈されるべきではない。
【００７１】
本明細書において開示される実施形態に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアにおいて直接具現されてもよく、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて具現されてもよく、あるいはこれら2つの組合せにおいて具現されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ(ROM)、プログラム可能読取り専用メモリ(PROM)、消去可能プログラム可能読取り専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラム可能読取り専用メモリ(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、コンパクトディスク読取り専用メモリ(CD-ROM)、または当技術分野において既知の任意の他の形の非一時的記憶媒体内に存在してもよい。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサと一体である場合がある。プロセッサおよび記憶媒体は、特定用途向け集積回路(ASIC)内に存在する場合がある。ASICは、コンピューティングデバイスまたはユーザ端末に存在してもよい。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、コンピューティングデバイスまたはユーザ端末内に別個の構成要素として存在してもよい。ストレージデバイスは信号ではない。
【００７２】
開示される実施形態についての以上の説明は、開示される実施形態を当業者が構築または使用するのを可能にするために提供されている。当業者にはこれらの実施形態に対する様々な修正が容易に明らかであり、また、本明細書において定義されている原理は、本開示の範囲を逸脱することなく他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本開示は、本明細書において示される実施形態に限定されることは意図されておらず、以下の特許請求の範囲によって定義される原理および新規な特徴と矛盾しない可能な最大の範囲を認められるべきである。
【符号の説明】
【００７３】
100  デバイス
102  MTJデバイス
104  入力
106  電圧源
108  出力
110  負荷
112  グランド
114  第1の出力
116  ゲート
118  第1の電圧
120  トランジスタ
122  第2の電圧
124  第1の電圧
126  第2の電圧
128  電圧
130  比較器
132  第1のグラフ
140  第2のグラフ
142  第1のしきい値電圧レベル
144  第2のしきい値電圧レベル
150  電圧源
152  バラスト抵抗器
178  第1の電流の大きさ
182  第2の電流の大きさ
190  負荷回路
192  第1の抵抗
194  第2の抵抗
202  グラフ
204  フィールドライン
210  電流
212  FM
214  FM
216  FM
220  磁場
222  TVL
224  TVL
226  TVL
232  TVL
234  TVL
236  TVL
500  ワイヤレス通信デバイス
501  比較器
510  プロセッサ
522  システムオンチップデバイス
526  ディスプレイコントローラ
528  ディスプレイ
530  入力デバイス
532  メモリ
534  コーデック
536  スピーカー
538  マイクロフォン
540  ワイヤレスコントローラ
542  アンテナ
544  電源
602  物理デバイス情報
604  ユーザインターフェース
606  研究用コンピュータ
608  プロセッサ
610  メモリ
612  ライブラリファイル
614  設計用コンピュータ
616  プロセッサ
618  メモリ
620  EDAツール
622  回路設計情報
624  ユーザインターフェース
626  GDSIIファイル
628  製作プロセス
630  マスク製造業者
632  代表的マスク
633  ウエハ
634  プロセッサ
635  メモリ
636  ダイ
638  パッケージングプロセス
640  代表的パッケージ
642  PCB設計情報
644  ユーザインターフェース
646  コンピュータ
648  プロセッサ
650  メモリ
652  GERBERファイル
654  基板組立プロセス
656  PCB
658  PCA
660  製品製造プロセス
662  第1の代表的な電子デバイス
664  第2の代表的な電子デバイス
【図１】
2018531533.tif 000003
【図２】
2018531533.tif 000004
【図３】
2018531533.tif 000005
【図４】
2018531533.tif 000006
【図５】
2018531533.tif 000007
【図６】
2018531533.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月14日(2018.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力において入力電圧を受け取るように構成された磁気トンネル接合(MTJ)デバイスと、
前記MTJデバイスに近接するフィールドラインであって、受け取られた電流に基づいて前記MTJデバイスの磁気スイッチング点を調整するように構成されたフィールドラインと、
ゲートを含むトランジスタとを備え、
前記MTJデバイスの出力は抵抗器に結合されかつ前記トランジスタの前記ゲートに結合され、前記MTJデバイス、前記抵抗器、および前記トランジスタは、前記MTJデバイスの磁気スイッチング点に対応する複数の遷移点に関連するヒステリシス特性を有する比較器に含まれる装置。
【請求項２】
前記比較器は、前記MTJデバイスの第1の磁気スイッチング点に対応する第1の出力電圧を出力するように構成され、前記比較器は、前記MTJデバイスの第2の磁気スイッチング点に対応する第2の出力電圧を出力するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記フィールドラインは、磁束集中層を備え、
第1の大きさを有する前記電流に基づいて前記MTJデバイスの前記第1の磁気スイッチング点を調整し、
第2の大きさを有する前記電流に基づいて前記MTJデバイスの前記第2の磁気スイッチング点を調整するように構成される、請求項2に記載の装置。
【請求項４】
前記MTJデバイスの前記第1の磁気スイッチング点は、第1のしきい値電圧レベルに対応し、前記MTJデバイスの前記第2の磁気スイッチング点は、前記第1のしきい値電圧レベルとは別個の第2のしきい値電圧レベルに対応する、請求項2に記載の装置。
【請求項５】
前記MTJデバイスは、前記入力電圧が第1のしきい値電圧レベルよりも高くなったことに応答して前記MTJデバイスの前記出力において第1の電圧を出力することから前記MTJデバイスの前記出力において第2の電圧を出力することに切り替わるように構成される、請求項2に記載の装置。
【請求項６】
前記MTJデバイスは、前記入力電圧が前記第1のしきい値電圧レベルよりも高いことに基づいて第1の磁場配向を有することから第2の磁場配向を有することに切り替わるように構成され、前記MTJデバイスの抵抗は、前記入力電圧が前記第2のしきい値電圧を超えていないことに応答して第1の抵抗から第2の抵抗に変わるように構成される、請求項4に記載の装置。
【請求項７】
前記トランジスタは第1の電圧源に結合され、前記トランジスタは、前記抵抗器を介して第2の電圧源に結合される、請求項1に記載の装置。
【請求項８】
前記MTJデバイスの抵抗は、前記入力電圧が第1のしきい値電圧を超えたことに応答して第2の抵抗から第1の抵抗に変わるように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項９】
前記第1の出力電圧は前記入力電圧よりも高く、前記第2の出力電圧は前記入力電圧よりも高い、請求項2に記載の装置。
【請求項１０】
前記MTJデバイスは、前記入力電圧が第2のしきい値電圧レベルを超えていないことに基づいて前記MTJデバイスの前記出力において前記第1の電圧を生成することから前記MTJデバイスの前記出力において前記第2の電圧を生成することに切り替わるように構成され、前記第2のしきい値電圧レベルは、前記MTJデバイスの前記第2の磁気スイッチング点に対応する、請求項5に記載の装置。
【請求項１１】
前記第1の出力電圧および前記第2の出力電圧は、前記トランジスタの第2の端子において出力される、請求項2に記載の装置。
【請求項１２】
前記トランジスタは、バイポーラ接合トランジスタ(BJT)を備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１３】
前記比較器は、キャパシタ、ダイオードブリッジ回路、第2の比較器、またはそれらの組合せに結合され、前記第2の比較器は、第2のMTJデバイスと第2のトランジスタとを含む、請求項1に記載の装置。
【請求項１４】
前記抵抗器と、
前記トランジスタの第1の端子に結合された電圧源と、
前記トランジスタの第2の端子に結合された負荷とをさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１５】
前記第1の出力電圧は、第1の論理値に対応し、前記第2の出力電圧は、第2の論理値に対応する、請求項2に記載の装置。
【請求項１６】
前記比較器を含むプロセッサと、
前記プロセッサに結合されたワイヤレスコントローラと、
前記ワイヤレスコントローラを介して前記プロセッサに結合されたアンテナとを備え、前記プロセッサ、前記ワイヤレスコントローラ、および前記アンテナは、モバイル通信デバイスに含まれる、請求項1に記載の装置。
【請求項１７】
比較器の動作の方法であって、
抵抗器に結合されかつトランジスタのゲートに結合された出力を有する磁気トンネル接合(MTJ)デバイスを含む前記比較器において、
前記比較器の入力に印加される第3の電圧が第1のしきい値電圧レベルを超えたことに応答して第1の電圧を出力することから第2の電圧を出力することに切り替えるステップであって、前記第1のしきい値電圧レベルは、前記MTJデバイスの第1の磁気スイッチング点に対応し、前記比較器の前記入力は、前記MTJデバイスの入力に対応する、ステップと、
前記入力に印加される前記第3の電圧が第2のしきい値電圧レベルを超えていないことに応答して前記第2の電圧を出力することから前記第1の電圧を出力することに切り替えるステップであって、前記第2のしきい値電圧レベルは、前記MTJデバイスの第2の磁気スイッチング点に対応する、ステップと、
前記MTJデバイスに近接するフィールドラインに印加される電流の量を変更することによって前記第2の磁気スイッチング点を調整するステップとを実行するステップを含む方法。
【請求項１８】
前記フィールドラインに印加される電流の前記量を変更することによって前記第1の磁気スイッチング点を調整するステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記フィールドラインは前記比較器に含まれる、請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
前記第1のしきい値電圧レベルは、前記第2のしきい値電圧レベルよりも低い、請求項17に記載の方法。
【請求項２１】
比較器の動作の方法であって、
前記MTJデバイスの入力に印加される電圧が第1のしきい値電圧レベルを超えたことに応答して前記比較器の磁気トンネル接合(MTJ)デバイスの出力において第1の特定の電圧を出力することから前記出力において第2の特定の電圧を出力することに切り替えるステップであって、前記第1のしきい値電圧レベルは、前記MTJデバイスの第1の磁気スイッチング点に対応し、前記出力は抵抗器に結合されかつトランジスタのゲートに結合され、前記比較器は前記MTJデバイスと、前記トランジスタと、前記抵抗器とを含む、ステップと、
前記入力に印加される前記電圧が第2のしきい値電圧レベルを超えていないことに応答して前記出力において前記第2の特定の電圧を出力することから前記出力において前記第1の特定の電圧を出力することに切り替えるステップであって、前記第2のしきい値電圧レベルは、前記MTJデバイスの第2の磁気スイッチング点に対応する、ステップと、
前記MTJデバイスに近接するフィールドラインに印加される電流の量を変更することによって前記第2の磁気スイッチング点を調整するステップとを含む方法。
【請求項２２】
前記フィールドラインは、前記フィールドラインに印加される前記電流の大きさおよび方向に基づいて磁場を生成するように構成され、前記磁場は、前記第1の磁気スイッチング点を第1の値から第2の値に調整するように構成され、磁気スイッチング点を前記第1の値から前記第2の値に調整することによって、前記MTJデバイスの第1のしきい値電圧を第1の値から第2の値に調整し、前記MTJは、入力電圧に基づいて前記第1の磁気スイッチング点から前記第2の磁気スイッチング点に切り替わるように構成される、請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
前記第1の特定の電圧が前記ゲートに印加されたことに応答して前記トランジスタの第2の出力において第1の電圧を出力するステップをさらに含み、前記第1の電圧は前記入力に印加される前記電圧よりも高い、請求項21に記載の方法。
【請求項２４】
前記電流を前記フィールドラインに供給するステップをさらに含み、前記第1のしきい値電圧レベルおよび前記第2のしきい値電圧レベルは、第1のしきい値電圧レベル対に対応し、前記電流は、前記MTJデバイスの動作に関連する第2のしきい値電圧レベル対を確立し、前記第2のしきい値電圧レベル対は前記第1のしきい値電圧レベル対とは別個のしきい値電圧レベルである、請求項21に記載の方法。
【請求項２５】
前記第2の特定の電圧が前記ゲートに印加されたことに応答して前記トランジスタの第2の出力において第3の電圧を出力するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。
【請求項２６】
前記第3の電圧は前記入力に印加される前記電圧よりも高い、請求項25に記載の方法。
【請求項２７】
前記第3の電圧は第2の論理値に対応する、請求項25に記載の方法。
【請求項２８】
入力電圧をしきい値電圧と比較するための手段であって、磁気トンネル接合(MTJ)デバイスとトランジスタとを含み、前記MTJデバイスの出力は、抵抗器に結合されかつ前記トランジスタのゲートに結合され、前記比較する手段は、前記MTJデバイスの磁気スイッチング点に対応する複数の遷移点に関連するヒステリシス特性を有する手段と、
受け取られた電流に基づいて前記MTJデバイスの前記磁気スイッチング点を調整するための手段であって、前記磁気スイッチング点は、前記MTJデバイスを第1のしきい値電圧レベル対に基づいて動作することから第2のしきい値電圧レベル対に基づいて動作することに調整するように調整される、手段とを備える装置。
【請求項２９】
前記比較するための手段は、第1の出力電圧を出力し、かつ第2の出力電圧を出力するように構成され、前記第1の出力電圧は、前記MTJデバイスの第1の磁気スイッチング点に対応し、前記第2の出力電圧は、前記MTJデバイスの第2の磁気スイッチング点に対応する、請求項28に記載の装置。
【請求項３０】
前記比較するための手段および前記調整するための手段は、コンピューティングデバイス、モバイルデバイス、セットトップボックス、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、携帯情報端末(PDA)、モニタ、コンピュータモニタ、テレビジョン、チューナ、ラジオ、衛星ラジオ、音楽プレーヤ、デジタル音楽プレーヤ、ポータブル音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、デジタルビデオプレーヤ、デジタルビデオディスク(DVD)プレーヤ、またはポータブルデジタルビデオプレーヤのうちの少なくとも1つに組み込まれる、請求項28に記載の装置。
【国際調査報告】
2018531533.tif 000009
2018531533.tif 000010
2018531533.tif 000011
2018531533.tif 000012