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システムLSI用不揮発性RAMの基本特性と応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16560311
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関早稲田大学

研究代表者

吉原 務  早稲田大学, 大学院・情報生産システム研究科, 教授 (60367175)

研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2004年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード不揮発性メモリ / MRAM / センス手法 / デュアルポート / 電子デバイス・集積回路 / 回路設計・CAD / 記憶・記録
研究概要

不揮発性メモリに関し、MRAMをとりあげ、センス手法の改善と、新しい応用である、デュアルポート化の検討を行った。
MRAMのセンス手法について、Conventional circuitのセンス手法の問題点を明らかにし、Self-reference circuitを提案、さらにSelf-reference circuitの弱点を補うことができるPipe-lined self-reference circuitについて検討を加えた。
Pipe-line self-referenceリードでは、Self-referenceリードの弱点である低速に対してColumngate手法とPGS(Proportional Gain Stage)とVTCを使って改善し、複数サイクルを必要ということにに対しては、RMW(Read Modify Write)とPipe-lined手法を使って改善した。
その結果、Pipe-line手法とRMW手法を追加することによって、4cycleから2cycleに縮めて動作速度を早くした。また、メモリセルに流れる小さい電流に対しても早く反応できるVTCとメモリセル電流を増幅させるColumngate方法やPGSを使うことによってリード動作を早くしたので、1.2Vで75MHzを達成している。完全Self-referenceセンス手法により、メモリセルのMTJ素子の抵抗バラツキに対しても50%程度耐えられるようになった。
デュアルポート化について、同時に書き込み1読み出し動作が可能なデュアルポートMRAM(RWDPMRAM)のアレイ構造を提案し,ライトポート側に読み出し用のリードコラムデコーダーとリードローデコーダーをセットすることで同時読み出し動作を実現できた.また,RWDP MRAMのメモリセルと比べてR2DP MRAMはMTJ素子ごとに2本のリードビット線とリードワード線,2つの選択トランジスタを配置した.これにより,メモリセルレイアウトを行った結果,R2DP MRAMは配線とトランジスタの増加により1セル当たりの面積は3.35μm2になりRWDP MRAMの面積(1.23μm^2)の約2.7倍になった.

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (9件)

  • [雑誌論文] A 100MHz MRAM implementation with simultaneous operation function and high chip density2006

    • 著者名/発表者名
      Hu Li, Leona Okamura, Tsutomu Yoshihara, Tsukasa Ooishi, Yuji Kihara
    • 雑誌名

      ISCIT2006

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] MRAMに適したセルフリファレンス型センス手法の検討2006

    • 著者名/発表者名
      岡村怜王奈, 木原雄二, 金泰潤, 木村史法, 松井悠亮, 大石司, 吉原務
    • 雑誌名

      信学技報 Vol.106 No.2

      ページ: 55-60

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A 100MHz MRAM implementation with simultaneous operation function and high chip density2006

    • 著者名/発表者名
      Hu Li, Leona Okamura, Tsutomu Yoshihara, Tsukasa Ooishi, Yuji Kihara
    • 雑誌名

      ISCIT

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A 75MHz MRAM with Pipe-Lined Self-Reference Read Scheme for Mobile/Robotics Memory System2005

    • 著者名/発表者名
      Tae Yun Kim, Fuminori Kimura, Yusuke Matsui, Tsutomu Yoshihara, Tsukasa Ooishi, Yuji Kihara, Masahiro Hatanaka
    • 雑誌名

      ASSCC

    • NAID

      110004718927

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] MRAMメモリセルを用いたデュアルポートメモリの検討2005

    • 著者名/発表者名
      松井, 岡村, 大石, 吉原
    • 雑誌名

      電気関係学会九州支部連合大会

      ページ: 162-162

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Highly Flexible Row and Column Redundancy and Cycle Time Adaptive Read Data Path for Double Data Rate Synchronous Memories2005

    • 著者名/発表者名
      K.Furutani, T.Hamamoto, T.Miki, M.Nakano, T.Yoshihara
    • 雑誌名

      IEICE TRANS.ELECTRON VOL.E88-C, No.2

      ページ: 255-263

    • NAID

      110003215116

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Cost-Efficient High Performance Dynamic TCAM With Pipelined Hierarchical Searching and Shift Redundancy Architecture2005

    • 著者名/発表者名
      H.Noda, T.Yoshihara et al.
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Solid-State Circuits Vol.40 No.1 Jan

      ページ: 245-253

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A 312-MHz 16-Mb Random-Cycle Embedded DRAM Macro With a Power-Down Data Retention Mode for Mobile Applications2005

    • 著者名/発表者名
      F.Morishita, T.Yoshihara et al.
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Solid-State Circuites Vol.40, No.1, Jan

      ページ: 204-205

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] MRAMに適したセルフリファレンス型センス手法の検討2004

    • 著者名/発表者名
      米田健司, 大石司, 吉原務
    • 雑誌名

      電気関係学会九州支部連合大会

      ページ: 310-310

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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