　高抵抗状態から低抵抗状態への書き換え時に一定電圧を印加するのではなく、時間とともに電圧を徐々に高めるスロープパルス方式を採用することで、メモリセル特性にばらつきがあっても、最終的に書き換え完了を検知して印加を終了できる。書き換え方向が逆の場合は、電流源回路で書き換え電流を徐々に高め、電圧検知回路で書き換え完了を検知する。

　さらに、書き換え特性ばらつきの90％以上のビットに対して、スロープパルス方式を利用した自己終端書き換えを実施し、残りの10％以下のビットはチャージポンプ回路を利用して書き換える。これにより、書き換え電圧の印加は2回で済み、従来より印加時間を短縮できる。大多数のビットは、外部電源からの降圧を利用するため、書き換えエネルギーも削減できる。

　同技術を実証するため、16nm FinFETロジック混載MRAMプロセスにおいて、20MビットのMRAMメモリセルアレイを搭載したテストチップを試作して測定した。その結果、書き換えエネルギーを72％低減し、電圧印加時間を50％削減できることを確認した。

混載メモリ用STT-MRAMチップ写真出所：ルネサスエレクトロニクス

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