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热自旋 扭矩传输磁阻随机存取 存储器

阅读：1032发布：2020-09-17

专利汇可以提供热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器（MRAM）装置包括磁隧道结和隧道结编程电路。磁隧道结包括具有固定磁极性的参考层、隧道势垒层以及在隧道势垒层与参考层的相对侧上的自由层。自由层包括具有第一居里温度的第一层和具有不同于第一居里温度的第二居里温度的第二层。隧道结编程电路配置成施加通过磁隧道结的电流以在磁隧道结中产生写入温度且向磁隧道结的自由层进行写入。，下面是热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器（MRAM）装置，包含：
磁隧道结，包含具有固定磁极性的参考层、隧道势垒层以及在所述隧道势垒层与所述参考层的相对侧上的自由层，所述自由层包括具有第一居里温度的第一层和具有不同于所述第一居里温度的第二居里温度的第二层；以及
隧道结编程电路，配置成施加通过所述磁隧道结的电流以在所述磁隧道结中产生写入温度且向所述磁隧道结的所述自由层进行写入。
2.根据权利要求1所述的热自旋扭矩传输MRAM装置，其中所述第一居里温度大于所述磁隧道结的所述写入温度且所述第二居里温度小于所述磁隧道结的所述写入温度。
3.根据权利要求1所述的热自旋扭矩传输MRAM装置，其中所述第一居里温度大于150摄氏度（℃）且所述第二居里温度小于200℃。
4.根据权利要求1所述的热自旋扭矩传输MRAM装置，其中所述第一和第二居里温度均大于所述磁隧道结的非写入操作温度。
5.根据权利要求1所述的热自旋扭矩传输MRAM装置，其中所述第一和所述第二层在预定非写入操作温度处具有对应于目标磁极性保持能力的组合热稳定性。
6.根据权利要求1所述的热自旋扭矩传输MRAM装置，其中所述第一层具有在约10kBT和约20kBT之间的磁能量，其中kB是玻尔兹曼常数而T是环境温度。
7.根据权利要求1所述的热自旋扭矩传输MRAM装置，还包含：
在所述第一层和所述第二层之间的非磁性间隔。
8.根据权利要求1所述的热自旋扭矩传输MRAM装置，其中所述自由层包括在与多个第二层交替配置中层叠的多个第一层。
9.根据权利要求1所述的热自旋扭矩传输MRAM装置，其中所述第二层在非写入操作温度处具有比所述第一层高的热稳定性。
10.一种热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器（MRAM）单元的磁隧道结，包含：
具有固定磁极性的参考层；
隧道势垒层；以及
在所述隧道势垒层与所述参考层的相对侧上的自由层，所述自由层包括具有第一居里温度的第一层和具有小于所述第一居里温度的第二居里温度的第二层。
11.根据权利要求10所述的磁隧道结，其中所述第一层具有大于所述磁隧道结的写入温度的居里温度且所述第二层具有小于所述磁隧道结的所述写入温度的居里温度。
12.根据权利要求10所述的磁隧道结，其中所述第一和第二层在预定非写入操作温度处具有对应于目标磁极性保持能力的组合热稳定性。
13.根据权利要求10所述的磁隧道结，其中所述第一层具有在约10kBT和约20kBT之间的磁能量，其中kB是玻尔兹曼常数而T是环境温度。
14.根据权利要求10所述的磁隧道结，还包含：
在所述第一层和所述第二层之间的非磁性间隔。
15.一种向热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器（MRAM）装置的磁隧道结写入的方法，所述热自旋扭矩传输MRAM装置包括磁隧道结，所述磁隧道结具有参考层、隧道势垒层和自由层，所述自由层包含具有第一居里温度的第一层和具有第二居里温度的第二层，该方法包含：
向所述磁隧道结施加写入电流以将所述磁隧道结加热到小于所述第一居里温度且大于所述第二居里温度的写入温度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中基于确定隧道结控制信号对应于写操作，将所述写入电流施加于所述磁隧道结，该方法还包含：
向所述磁隧道结施加读取电流以将所述磁隧道结加热到小于所述第一居里温度和所述第二居里温度中的每一个的读取温度。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一居里温度大于150摄氏度（℃）且所述第二居里温度小于200℃。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一和第二层在预定非写入操作温度处具有对应于目标磁极性保持能力的组合热稳定性。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一层具有在约10kBT和约20kBT之间的磁能量，其中kB是玻尔兹曼常数而T是环境温度。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述磁隧道结还包含在所述第一层和所述第二层之间的非磁性间隔。

说明书全文

热自旋扭矩传输磁阻随机存取 存储器

技术领域

[0001] 本发明的实施方式一般涉及磁阻随机存取存储器（MRAM），且更特别涉及具有多层自由层的隧道结的热辅助自旋扭矩传输MRAM。

背景技术

[0002] 磁阻随机存取存储器（MRAM）是非易失性计算机存储器（NVRAM）技术。不像常规RAM芯片技术，MRAM数据不存储为电荷或电流流动，而是通过磁存储元件存储。元件由两个铁磁板形成，每个铁磁板可以保持由薄绝缘层分离的磁化方向。两个板中的一个是设定为特定极性的参考磁体；另一个板的磁化方向可以通过电场或电流变化为平行于或反平行于参考磁体的磁化且被命名为“自由磁体”或“自由层”。自由磁体也可以被称为位，且它可以存储“1”或“0”的值。这种配置已知为磁隧道结且是MRAM位的最简单结构。存储器设备从这种“单元”的栅格构建。

[0003] 被称为热MRAM的一种类型的MRAM被配置成当向隧道结的位写入时使得热施加于隧道结。尤其是，自由磁体倾向于在正常操作温度保持稳定，且更难以在正常操作温度改变自由磁体的磁极性。向自由磁体提供热可以有助于改变自由磁体的极性以对自由磁体的磁状态进行编程。然而，加热隧道结以写入隧道结所必须的大量电流可能使得MRAM单元中的晶体管对于某些应用而言太大，这可能归因于高级节点处的电迁移问题。

发明内容

[0004] 根据一个实施方式，热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器（MRAM）装置包括磁隧道结和隧道结编程电路。磁隧道结包括具有固定磁极性的参考层、隧道势垒层以及在隧道势垒层与参考层的相对侧上的自由层。自由层包括具有第一居里（Curie）温度的第一层和具有不同于第一居里温度的第二居里温度的第二层。隧道结编程电路被配置成施加通过磁隧道结的电流以在磁隧道结中产生写入温度并且向磁隧道结的自由层进行写入。

[0005] 根据一个实施方式，热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器（MRAM）单元的磁隧道结包括具有固定磁极性的参考层、隧道势垒层以及在隧道势垒层与参考层的相对侧上的自由层。自由层包括具有第一居里温度的第一层和具有小于第一居里温度的第二居里温度的第二层。

[0006] 本发明的另一实施方式包括向热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器（MRAM）装置的隧道结写入的方法。热自旋扭矩传输MRAM装置包括磁隧道结，该磁隧道结具有参考层、隧道势垒层和自由层，该自由层包含具有第一居里温度的第一层和具有第二居里温度的第二层。该方法包括向磁隧道结施加写入电流以将磁隧道结加热到小于第一居里温度且大于第二居里温度的写入温度。

[0007] 附加特征和优点通过本发明的技术实现。将详细描述本发明的其他实施方式和方面。为了更好地理解本发明的实施方式，参考说明书和附图。

附图说明

[0008] 在说明书和下面的权利要求书中描述本发明的特征特性化实施方式。从结合附图的下面的详细描述将显见本发明的实施方式的这些特征和优点，附图中：

[0009] 图1说明根据本发明的一个实施方式的热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器（MRAM）装置；

[0010] 图2说明根据本发明的一个实施方式的热自旋扭矩传输MRAM装置的隧道结；

[0011] 图3说明根据本发明的另一实施方式的热自旋扭矩传输MRAM装置的隧道结；

[0012] 图4说明根据本发明的又一实施方式的热自旋扭矩传输MRAM装置的隧道结；

[0013] 图5说明根据本发明的一个实施方式形成热自旋扭矩传输MRAM装置的方法的流程图；

[0014] 图6说明根据本发明的一个实施方式用于操作热自旋扭矩传输MRAM装置的过程的框图；

[0015] 图7说明根据实施方式的存储器设备；以及

[0016] 图8说明包括根据实施方式的热自旋扭矩传输MRAM阵列的计算机。

具体实施方式

[0017] 常规MRAM设备要求大量电流来向隧道结的自由层进行写入。本发明的实施方式涉及具有隧道结的热自旋扭矩传输MRAM设备，该隧道结具有不同居里温度的多个层，其中这些层中的至少一个在写入温度处是非磁性的以便减小向隧道结的自由层写入所需的电流。

[0018] 图1说明根据本发明的一个实施方式的热自旋扭矩传输磁阻随机存取存储器（MRAM）电路100。尤其是，图1说明热自旋扭矩传输MRAM装置100的一部分的剖面的侧视图，用于本说明书目的，其也可以仅被称为MRAM装置100。本发明的实施方式中，MRAM设备100可以对应于源自串联和/或并联布置的一系列热自旋扭矩MRAM单元的一个热自旋扭矩MRAM单元，以形成用于存储数据的存储器阵列或其他存储器结构。MRAM装置100可以包括多个绝缘层121、122和123。绝缘层121-123中的一个或更多个可以包括在其中形成的金属层，诸如布线层（例如M1）和连接布线层的通孔。

[0019] MRAM装置100包括上接触线102、磁隧道结104（在下文中称为“隧道结”）和下线106。隧道结104连接到上接触线102和下线106两者。下接触线106可以直接连接到隧道结编程电路，或下接触线106可以借助于通过一个或更多绝缘层延伸的一个或更多通孔和布线层连接到隧道结编程电路。上接触线102和下线106可以均是导线或电线，诸如在半导体设备的布线层中形成的金属布线。

[0020] 上接触线102还可以直接连接到隧道结编程电路，或上接触线102可以借助于通孔和金属层接触（诸如通孔112和金属层M1）连接到隧道结编程电路。隧道结编程电路可以包括任意类型的选择电路，该选择电路包括可以导通或截止的一个或更多晶体管以借助于上和下接触线102和106提供通过隧道结104的电流。

[0021] 本发明的实施方式不限于上和下接触线102和106以及隧道结104的这种特定剖面配置。而是，提供图1的配置是用于说明目的，且本发明的实施方式涵盖具有各种水平和垂直布置的上和下接触线102和106以及隧道结104。

[0022] 绝缘层121-123可以由任意绝缘材料形成，诸如半导体材料。一些示例包括氮化硅或二氧化硅。上和下接触线102和106可以由诸如铝和铜之类的低电阻率金属形成。通孔112也可以由低电阻率金属或填充物形成。尽管已经提供绝缘材料、低电阻率金属和高电阻率金属的一些示例，本发明的实施方式不限于这些示例，且任意类型的绝缘材料和金属可以结合本发明的实施方式使用。

[0023] 在本发明的实施方式中，隧道结104包括参考层、隧道势垒层和具有变化居里温度Tc的多个层的自由层。隧道结104可以通过用于在相互顶部上沉积不同材料的任意沉积工艺形成。

[0024] 图2-4说明根据本发明的一些实施方式具有多层自由层的隧道结的示例结构。这些实施方式仅作为示例提供，且本发明涵盖具有自由层的任意隧道结，所述自由层具有变化的居里温度Tc的多个层。

[0025] 参考图2，隧道结200包括参考层202、隧道势垒层204和自由层205。隧道结200可以对应于图1的隧道结104。自由层205包括高居里温度层206和低居里温度层208，其中居里温度Tc被定义为材料变为非磁性的温度。另外，在本说明书中，居里温度Tc也被称为去磁化温度。

[0026] 高居里温度层206和低居里温度层208在室温具有组合热稳定性，该组合热稳定性定义在室温或在非写入操作温度处的自由层205的热稳定性。热稳定性被定义为E/kBT，其中E代表能量势能、磁能量或改变自由层205的磁极性所需的能量；kB代表玻尔兹曼常数，而T代表环境温度。环境温度可以根据环境改变。例如，在MRAM装置100的正常读取操作或任意其他非写入状态期间，温度T可以低于100摄氏度（℃），诸如约85℃，且在写入操作期间，温度T可以介于100℃和200℃之间。

[0027] 作为示例，MRAM单元可以设计为在非写入操作温度或在约85℃具有10年保持能力，其中保持能力定义为自由层205保持存储的磁对准10年的能力。在这种MRAM单元中，热稳定性可需要是≥60，或换句话说，E≥60kBT。在本发明的实施方式中，高居里温度层206和低居里温度层208被设计为使得其组合磁能量等于或大于60kBT。另外，高居里温度层206被设计为使得其磁能量至少为10kBT以避免切换期间的热缩锻。例如，高居里温度层
206在85℃可以具有15kBT的磁能量且低居里温度层208在约85℃可以具有45kBT的磁能量。

[0028] 高居里温度层206和低居里温度层208每个分别具有分别定义高居里温度层206和低居里温度层208变非磁性的温度的特征电流温度值Tc1和Tc2。施加于隧道结200的温度T通过增加经过隧道结200的施加于隧道结200的电流而增加。在本发明的实施方式中，施加于隧道结200的温度T小于层206的居里温度Tc1且大于层208的居里温度Tc2。或换句话说，Tc1>T>Tc2。

[0029] 在自由层205配置成在85℃具有60kBT的磁能量的示例中，隧道结200的写入温度可以介于100℃和200℃之间。因此，在电路的非写入操作期间，温度T可以小于Tc1和Tc2，且自由层205可以具有通过等式E=60kBT表示的热稳定性。然而，在写入操作期间，温度T可以高于Tc2且低于Tc1，导致低居里温度层208丢失其磁性且导致可以通过等式E=15kBT表示的自由层205的热稳定性对应于高居里温度层206的磁稳定性。因此，可以需要较少的能量来改变自由层205的磁极性。

[0030] 一般地描述写入操作，当将执行接入操作时，将电流施加于隧道结200以加热隧道结200。电流中的电子可以具有预定自旋以导致层206和208在预定方向中的对准。施加于隧道结200的温度T小于高居里温度层206的居里温度Tc1且大于低居里温度层208的居里温度Tc2。因此，低居里温度层208丢失其磁化而高居里温度层206保持其磁化。

[0031] 因为低居里温度层208是非磁性的，且仅高居里温度层206是磁性的，自由层205变得容易切换。例如，在自由层205的热稳定性在85℃的温度通过等式E=60kBT表达的实施方式中，在200℃的写入温度，自由层205的热稳定性可以仅是E=15kBT。因此，仅需要四分之一的额定电流来改变自由层205的磁极性。

[0032] 尽管提供60kBT的热稳定性作为示例，正常操作热稳定性以及高和低居里温度层206和208的热稳定性可以根据电路的设计考虑（诸如隧道结的所需保持能力）设定在预定水平。例如，可以使用具有E=80kBT-100kBT的热稳定性的自由层205实现较高的保持能力。
另外，高居里温度层206可以具有低至E=10kBT的热稳定性。高居里温度层206和低居里温度层208的热稳定性可以通过不同材料和属性（诸如高居里温度层206和低居里温度层
208的厚度和组成）获得。

[0033] 参考层202可以包含：具有垂直各向异性的铁磁材料，诸如多层，包括但不限于Co|Ni、Co|Pt或Co|Pd；稀土过渡金属合金，包括但不限于CoTb、FeTb、CoFeTb、CoGd、FeGd和CoFeGd；以及具有界面垂直各向异性的材料，诸如在适当材料上生长或由其覆盖的CoFeB。参考层202具有固定或被压制的磁取向。隧道势垒层204可以包含诸如Al2O3、TiO2、MgO、SrTiO3或MgAl2O4之类的非导电材料或绝缘层。高居里温度层206可以包含具有垂直磁性各向异性的诸如CoFeB的材料或双层Fe|CoFeB和CoFe|CoFeB。上面列举的材料通常呈现面内磁各向异性。但是通过在其正顶端建立层，可以容易地实现垂直各向异性。

[0034] 低居里温度层208可以包含具有垂直各向异性的材料，诸如具有正确层厚度的多层Co|Ni-Cu、Co|Pd或Co|Pt和稀有金属过渡金属合金。低居里温度层208还可以包含具有垂直各向异性的具有Ta、Cr、Cu或氧化掺杂CoFeB的材料。尽管用于说明目的提供了少数材料的示例，本发明的实施方式涵盖具有垂直各向异性的任意材料，其中一个材料具有比另一材料高的居里温度，且其中材料被选择为具有组合的热稳定性或具有预定值的能量势。

[0035] 隧道结200的相应层的厚度可以根据设计考虑改变。例如，隧道结200的层的厚度可以设计为具有预定厚度、具有预定范围内的厚度、具有相互之间固定比例的厚度或基于任意其他考虑或考虑组合的厚度。例如，参考层202可以具有约1nm至约50nm的范围内的厚度。隧道势垒层204可以具有从约0.5nm至约2nm的范围内的厚度。高居里温度层206可以具有约0.5nm至约5nm的范围内的厚度。低居里温度层208可以具有约1nm至约10nm的范围内的厚度。

[0036] 图3说明类似于图2的隧道结200的隧道结300，其包括参考层302、隧道势垒层304和自由层305，该自由层305包括高居里温度层306和低居里温度层308。隧道结300可以对应于图1的隧道结104。隧道结300还包括间隔层310。间隔层310可以是诸如钽、Ru、Pd、Pt或氧化物的非磁性材料，且可以选择为在写入温度从低居里温度层308去耦高居里温度层306。可以用于形成间隔层310的材料的其他示例包括具有低居里温度的弱极性材料，诸如是Ta、Cr、Cu或氧化掺杂的CoFeB。间隔层的居里温度应当等于或低于Tc2，但是高于非写入操作温度。间隔层的厚度可以在从0.2nm至约2nm的范围内。

[0037] 尽管图2和3说明一个高居里温度层和一个低居里温度层，但是当适当布置时，可以使用任意数目的层叠的低和高居里温度层。图4说明隧道结400的一个示例，隧道结400包括参考层402、隧道势垒层404和自由层405。自由层包括与多个低居里温度层408a、
408b、408c和408d交替层叠的多个高居里温度层406a、406b、406c和406d。406a比其他高居里温度层相对更厚，其维持高于非写入操作温度的TC1。隧道结400可以对应于图1的隧道结104。

[0038] 尽管图2-4说明了其中低居里温度层（208，308，408）相对于隧道势垒层（204，304，404）位于高居里温度层（206，306，406）上方的示例，本发明的实施方式涵盖备选配置。
例如，参考图2，高居里温度层206可以相对于隧道势垒层204定位在低居里温度层208上方。在该布置中，参考层位于隧道势垒层顶部。另外，高居里温度层206可以与低居里温度层208具有相同的厚度或更厚的厚度。

[0039] 图5说明根据本发明的一个实施方式形成热自旋扭矩MRAM装置的方法的流程图。在一些实施方式中，在方框502中形成诸如晶体管的隧道结编程电路。可以在隧道结选择电路上形成绝缘层、金属层和通孔。还可以形成下接触线。可以在下接触线上形成绝缘层。

[0040] 在方框504中，形成隧道结的参考层。参考层例如可以通过任意沉积工艺形成。参考层可以由以下材料形成：诸如多层的铁磁材料，包括但不限于Co|Ni、Co|Pt或Co|Pd；稀土-过渡金属合金，包括但不限于CoTb、FeTb、CoFeTb、CoGd、FeGd和CoFeGd；以及具有界面垂直各向异性的材料，诸如在适当材料上生长或由其覆盖的CoFeB。

[0041] 在方框506中，在参考层上形成隧道结隧道势垒层。隧道结隧道势垒层例如可以通过任意沉积工艺形成，且可以是诸如Al2O3、TiO2、MgO、SrTiO3或MgAl2O4的不导电材料。

[0042] 在方框508中，在隧道结隧道势垒层上形成高居里温度层。高居里温度层可以由具有比在隧道结操作期间在隧道结中执行的写入操作的温度高的Tc的铁磁材料形成。用于形成高居里温度层的材料的示例包括具有垂直磁各向异性的CoFeB或双层Fe|CoFeB和CoFe|CoFeB。

[0043] 在方框510中，在高居里温度层上形成间隔层510。间隔层510可以通过沉积形成，且可以由诸如Ta、Ru、Pd、Pt或氧化物的非磁性材料形成。它还可以是具有低居里温度的弱磁性材料，诸如是Ta、Cr、Cu或氧化掺杂的CoFeB。

[0044] 在方框512中，在间隔层上形成低居里温度层。低居里温度层可以由具有比在隧道结操作期间在隧道结中执行的写入操作的温度低的Tc的铁磁材料形成。用于形成低居里温度层208的材料的示例包括具有正确层厚度的Co|Ni-Cu、Co|Pd或Co|Pt的多层以及稀土过渡金属合金。低居里温度层208还可以包含具有垂直各向异性的使用Ta、Cr、Cu或氧化掺杂CoFeB的材料。

[0045] 在方框514中，在绝缘层上形成上接触线以接触隧道结。

[0046] 在本发明的实施方式中，绝缘层的形成可以通过任意沉积或生长工艺执行，包括化学气相沉积、水浴沉积或任意其他工艺。另外，通孔可以通过诸如化学、激光或物理蚀刻、切割或钻孔的任意工艺形成。接触线和布线可以通过任意沉积工艺、光刻或任意其他工艺形成。

[0047] 在本发明的实施方式中，隧道结的自由层形成为具有不同居里温度的多层。多层的材料和特性被选择为使得在写入操作期间，低居里温度层是非磁性的且高居里温度层是磁性的。多层的材料和特性也被选择，使得在预定非写入温度或非写入温度的预定范围处，隧道结的自由层的热稳定性具有预定值，该预定值包含低居里温度层和高居里温度层中每一个的热稳定性的和。

[0048] 图6是根据一个实施方式用于操作诸如图1的MRAM装置之类的包括隧道结的MRAM装置的过程的框图。在方框602中，选择操作。如果将执行读取操作，则在方框604中，将读取电流施加于隧道结，且隧道结的自由层的磁极性被确定以确定由磁极性表达的数据位的状态。

[0049] 如果写入操作被选择，则在方框606中，将写入电流施加于隧道结。写入电流大于读取电流。写入电流包含具有预定自旋扭矩的电子以对隧道结的磁极性进行编程。另外，写入电流将磁隧道结加热到大于自由层的第一子层（诸如图2的第二层208）的居里温度且小于自由层的第二子层（诸如图2的第一层206）的居里温度的温度。因此，写入电流去磁化第一子层。

[0050] 在方框608中，写入电流停止，且第二子层停止被编程。在方框610中，在隧道结的温度下降到第一子层的居里温度以下时，第一子层开始被重新磁化。当被重新磁化时，第一子层采用第二子层的磁极性。

[0051] 通过上述方法，具有高热稳定性的整个隧道结可以通过施加仅足够对隧道结的自由层的一个子层编程的电流而被编程。

[0052] 图7说明包括MRAM阵列710的存储器设备700，该阵列包括如图1所示的多个热自旋扭矩MRAM装置100。存储器设备700通过存储器控制器控制，该存储器控制器是所属领域技术人员应当理解的处理电路720。处理电路720可以是用于操作MRAM阵列710的专用集成电路（ASIC）。而且，处理电路720可以执行存储在存储器725中的指令以操作MRAM阵列710。存储器设备700包括和/或操作为连接到向MRAM阵列710提供电压偏置V的一个或更多电压源705（如处理电路720所指示）、引导信号的多路器715以及向写入位线114、下和上接触线110和102以及隧道结选择电路提供电流的电流源707（如处理电路720所指示）。

[0053] 图8说明可以被包括在示例性实施方式中的计算机800（其可以包括存储器设备700以操作此处描述的特征）的示例。此处讨论的各种方法、过程、模块、流程图、工具、应用、电路、元件、等式和技术也结合和/或利用计算机800的能力。此外，计算机800的能力可以用于实现此处讨论的示例性实施方式的特征。计算机800的能力中的一个或更多个可以用于实现、合并、连接到和/或支持图1-7中在此讨论的任意元件（如所属领域技术人员所理解的），诸如从隧道结104读取数据或向隧道结104写入数据。

[0054] 一般地，就硬件架构而言，计算机800可以包括经由本地接口（未示出）通信耦合的一个或更多处理器810、计算机可读存储器810以及一个或更多输入和/或输出（I/O）设备870。如所属领域所已知的，本地接口例如可以是但不限于一个或更多总线或其他有线或无线连接。本地接口可以具有诸如控制器、缓冲器（缓存）、驱动器、中继器和接收器的附加元件以实现通信。而且，本地接口可以包括地址、控制和/或数据连接以在上述组件中实现适当的通信。

[0055] 处理器810是用于执行可以存储在存储器820中的软件的硬件设备。处理器810实质上可以是与计算机800相关的若干处理器中的任意定制或商业可用处理器、中央处理单元（CPU）、数字信号处理器（DSP）或辅助处理器，且处理器810可以是基于半导体的微处理器（微芯片形式）或微处理器。

[0056] 计算机可读存储器820可以包括易失性存储器元件（例如随机存取存储器（RAM），诸如动态随机存取存储器（DRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）等）和非易失性存储器元件（例如，ROM、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、可编程只读存储器（PROM）、磁带、光盘只读存储器（CD-ROM）、硬盘、软盘、卡盘、盒式磁带等）中的任意一个或组合。此外，存储器820可以合并电、磁、光学和/或其他类型的存储介质。注意存储器820可以具有分布式架构，其中各个组件彼此远离布置，但是可以被处理器810访问。

[0057] 在一个实施方式中，存储器820包括图1的MRAM设备100的阵列。例如，MRAM装置100的阵列可以形成非易失性磁存储器。

[0058] 计算机可读存储器820中的软件可以包括一个或更多分离程序，每一个分离程序包含用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。存储器820中的软件包括合适的操作系统（O/S）850、编译器840、源代码830以及示例性实施方式的一个或更多应用860。如上所述，应用860包含用于实施示例性实施方式的特征、处理、方法、功能和操作的各种功能部件。计算机800的应用860可以代表如在此讨论的各种应用、代理、软件部件、模块、接口、控制器等，但是应用860并不表示限制。

[0059] 操作系统850可以控制其他计算机程序的执行，且提供调度、输入输出控制、文件和数据管理、存储器管理以及通信控制和相关服务。

[0060] 应用860可以是源程序、可执行程序（对象代码）、脚本或包含一组待执行指令的任意其他实体。当是源程序时，则程序通常经由可以包括或不包括在存储器820中的编译器（诸如编译器840）、汇编器、解释器等翻译，以结合O/S850适当地操作。此外，应用860可以编写为：（a）具有数据和方法类的面向对象编程语言，或（b）具有例程、子例程和/或功能的过程编程语言。

[0061] 在一些实施方式中，操作系统和应用860中的一个或更多个可以包括用于控制从图1的MRAM装置100的读取和到图1的MRAM装置100的写入操作的计算机代码。

[0062] I/O设备820可以包括输入设备（或外围设备），诸如例如但不限于，鼠标、键盘、扫描仪、麦克风、照相机等。此外，I/O设备870还可以包括输出设备（或外围设备），例如但不限于打印机、显示器等。最后，I/O设备870还可以包括通信输入和输出的设备，例如但不限于NIC或调制器/解调器（用于访问远程设备、其他文件、设备、系统或网络）、射频（RF）或其他收发器、电话接口、桥接器、路由器等。I/O设备870还包括用于通过诸如因特网或内联网之类的各种网络通信的部件。I/O设备870可以利用蓝牙连接和线缆（经由例如通用串行总线（USB）端口、串行端口、并行端口、火线、HDMI（高分辨率多媒体接口）等）连接到处理器810和/或与之通信。

[0063] 当计算机800操作时，处理器810配置成执行存储在存储器820中的软件、将数据通信到存储器820或从存储器820获取数据，且一般根据软件控制计算机800的操作。应用860和O/S850通过处理器810完整地或部分地读取、也许在处理器810中缓冲且然后被执行。

[0064] 当应用860以软件实施时，应当注意的是，应用860本质上可以存储在任意计算机可读存储介质上，用于被任意计算机相关系统或方法使用或与之结合使用。

[0065] 应用860可以在任意计算机可读介质中实施，以被指令执行系统、装置、服务器或设备（诸如基于计算机的系统、包含处理器的系统、或可以从指令执行系统、装置、或设备抓取指令且执行指令的其他系统）使用或与之结合使用。

[0066] 在示例性实施方式中，在应用860以硬件实施时，应用860可以使用本领域公知的以下技术中的任意一个或组合实施：具有用于对数据信号实施逻辑功能的逻辑门的（多个）离散逻辑电路、具有适当组合逻辑门的专用集成电路（ASIC）、（多个）可编程门阵列（PGA）和现场可编程门阵列（FPGA）等。

[0067] 应当理解，计算机800包括可以被包括在此处讨论的各个设备、服务器和系统中的软件和硬件部件的非限制性示例，且应当理解，附加软件和硬件部件可以被包括在示例性实施方式中讨论的各种设备和系统中。

[0068] 所属技术领域的技术人员知道，本发明的各个方面可以实现为装置、系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式（包括固件、驻留软件、微代码等），或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的各个方面可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含在其上实施的计算机可读的程序代码。

[0069] 可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

[0070] 计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

[0071] 计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

[0072] 可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的各个方面的操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

[0073] 本发明的各个方面已经被参照方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图所描述。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些计算机程序指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。

[0074] 也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中，这些指令使得计算机、其它可编程数据处理装置、或其他设备以特定方式工作，从而，存储在计算机可读介质中的指令就产生出包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的指令的制造品（article of manufacture）。

[0075] 计算机程序指令还可以装载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以导致在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图方框或多个方框中指定的功能/动作的过程。

[0076] 附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能性和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

[0077] 此处使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的且并不旨在作为本发明的限制。当在此使用时，除非上下文明确声明，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包含”及其动名词旨在指定陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。

[0078] 相应的结构、材料、动作以及下面的权利要求书中所有方法或步骤加上功能元件的等价旨在包括与如特别要求的其他权利要求元件组合地执行功能的任意结构、材料或动作。本发明的描述针对说明和描述目的提出，但其并不旨在是排他性的或限制以所公开形式的公开。所属领域技术人员将显见不偏离本发明的范围和精神的很多修改和变型。实施方式被选择和描述以最好地解释本发明的原理及其实际应用，且使得所属领域技术人员能够理解预期为适于实际使用的本发明的各个实施方式和各种修改。

[0079] 尽管已经描述了优选实施方式，所属领域技术人员知道，现在以及未来，可以做出落入下面权利要求的范围内的各种改进和增强。

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