磁疇壁邏輯器件及互連的制作方法
【專利摘要】描述了一種設備，其包括：第一、第二和第三自由磁層；耦合至第一和第三自由磁層的由第一材料構成的第一金屬層；以及由不同于第一材料的第二材料構成的第二金屬層，所述第二金屬層耦合至第二和第三自由磁層。描述了一種STT多數決定門器件，其包括：被配置成環(huán)形的自由磁層；以及耦合至所述自由磁層的第一、第二、第三和第四自由磁層。
【專利說明】磁疇壁邏輯器件及互連
【背景技術】
[0001] 為了尋求一種使集成電路持續(xù)縮放并且使計算更具能量效率的方式，可以使用電 子自旋器件。在電子自旋器件中，電子自旋攜帶并存儲信息。這樣的器件的一個特征是其非 易失性（即，即使在關閉電路的供電時仍能保存計算狀態(tài)）。這一特征開辟了通向常關、瞬時 開邏輯芯片的途徑，這種芯片消耗的靜態(tài)功率更少，因而非常合乎移動系統(tǒng)的需要。電子自 旋器件的另一特征是粒子的集體狀態(tài)(而不是個體電子)經歷開關。因而，電子自旋器件的 每一位具有低得多的開關能量限制。電子自旋器件的供應電壓可以與泄漏電流無關，并且 能夠被降至幾十毫伏(mV)。這使得有功功率降低。
[0002] 然而，已知的電子自旋邏輯器件可以不是級聯(lián)的，因為磁信號具有有限的傳播范 圍，并且可能不會對下一級進行驅動（即，沒辦法扇出）。已知的電子自旋邏輯器件可能不會 將輸入與輸出隔離，因為磁信號可能在任一方向上傳播。
【附圖說明】
[0003] 通過下文給出的【具體實施方式】以及本公開內容的各種實施例的附圖，本公開內容 的實施例將得到更加充分的理解，然而該【具體實施方式】和附圖不應被看作使本公開內容局 限于具體的實施例，而是僅用于解釋和理解。
[0004] 圖1A示出了根據本公開內容的一個實施例的用于通過鐵磁材料生成疇壁的自動 移動的設備。
[0005] 圖1B示出了根據本公開內容的一個實施例的顯示對圖1A的設備的電流脈沖響應 的曲線圖。
[0006] 圖2示出了根據本公開內容的一個實施例的磁疇壁轉發(fā)器。
[0007] 圖3示出了根據本公開內容的一個實施例的磁疇壁反相器。
[0008] 圖4示出了根據本公開內容的一個實施例的具有用以提供輸出的磁隧道結器件的 磁疇壁轉發(fā)器。
[0009] 圖5示出了根據本公開內容的一個實施例的級聯(lián)磁疇壁門。
[0010]圖6A示出了根據本公開內容的一個實施例的處于環(huán)形拓撲結構中的自旋轉矩多 數決定(major i ty)磁疇壁門的頂視圖。
[0011]圖6B示出了根據本公開內容的一個實施例的處于環(huán)形拓撲結構中的自旋轉矩多 數決定門的多維視圖。
[0012] 圖7示出了根據本公開內容的一個實施例的在處于環(huán)形拓撲結構的自旋轉矩多數 決定磁疇壁門中的磁方向隨著時間的推移的模擬結果。
[0013] 圖8A示出了根據本公開內容的一個實施例的處于環(huán)形拓撲結構的扇出為三的自 旋轉矩磁疇壁門的頂視圖。
[0014] 圖8B示出了根據本公開內容的一個實施例的處于環(huán)形拓撲結構的扇出為三的自 旋轉矩磁疇壁門的多向視圖。
[0015] 圖9示出了根據本公開內容的一個實施例的扇出為三的自旋轉矩磁疇壁門中的磁 方向隨著時間的推移的模擬結果。
[0016] 圖10示出了根據本公開內容的一個實施例的使用處于環(huán)形拓撲結構的自旋轉矩 多數決定磁疇壁門的1位加法器。
[0017] 圖11示出了根據本公開內容的一個實施例的具有磁疇壁邏輯器件和互連的智能 裝置或計算機系統(tǒng)或SoC(片上系統(tǒng)）。
【具體實施方式】
[0018] 一些實施例描述了包括互連的磁疇壁邏輯器件，所述互連允許疇壁在具有面內磁 化的鐵磁線中自動移動。一些實施例描述了具有（多個）自旋轉矩磁轉發(fā)器和/或反相器的 短鐵磁互連。在一個實施例中，提供了一種設備，其包括:第一、第二和第三自由磁層;耦合 至第一和第三自由磁層的由第一材料構成的第一金屬層；以及由不同于第一材料的第二材 料構成的第二金屬層，所述第二金屬層耦合至第二和第三自由磁層。在一個實施例中，第一 金屬層由來自元素周期表的鉑族的過渡金屬(例如，Ru)構成。在一個實施例中，第一、第二 和第三自由磁層是鐵磁層。
[0019] -些實施例描述了被配置成環(huán)形形狀的用于面內磁化的自旋轉矩多數決定磁疇 壁邏輯門。在一個實施例中，提供了一種自旋轉矩多數決定門器件，其包括:被配置成環(huán)形 的自由磁層；以及耦合至自由磁層的第一、第二、第三和第四自由磁層。一些實施例描述了 能夠被級聯(lián)而不限制級聯(lián)的級的數量的磁疇壁邏輯器件。
[0020] 實施例繼續(xù)表現出非易失性的屬性（即，即使關閉了對器件的供電，它們也能夠保 持其狀態(tài)）。由實施例的磁疇壁邏輯器件形成的集成電路所消耗的能量比常規(guī)CMOS電路少。 低功耗的一個原因在于能夠在相對較短的時間段(例如，l〇〇ns)內將集成電路置于睡眠狀 態(tài)較長時間（例如，幾毫秒），因而與常規(guī)CMOS電路相比，以很少的能耗避免待機功率耗散。
[0021] 在下文的描述中，討論了很多細節(jié)以提供對本公開內容的實施例的更透徹的解 釋。然而，對于本領域技術人員顯而易見的是，能夠在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐本公 開內容的實施例。在其它實例中，通過方框圖而非細節(jié)的形式示出了公知的結構和裝置，以 避免使本公開內容的實施例難以理解。
[0022]注意，在實施例的對應附圖中，用線表示信號。某些線較粗以指示更多的構成信號 通路，和/或在一個或多個末端上具有箭頭以指示主要信息流向。這樣的指示并非旨在構成 限制。相反，聯(lián)系一個或多個示范性實施例使用所述線能夠促進對電路或邏輯單元的更容 易的理解。由設計需要或偏好決定的任何所代表的信號都可以實際包括一個或多個信號， 所述一個或多個信號可以沿任一方向傳播并且可以用任何適合類型的信號方案實施。 [0023]在整個說明書中和權利要求中，術語"連接"是指被連接的事物之間的直接電連 接，而沒有任何中間裝置。術語"親合"是指連接的事物之間的直接電連接，或是指通過一個 或多個無源或有源中間裝置的間接連接。術語"電路"是指一個或多個被布置為相互協(xié)作以 提供預期功能的無源和/或有源部件。術語"信號"是指至少一個電流信號、電壓信號或數 據/時鐘信號。單數冠詞的含義包括復數個引述對象。"在……中"的含義包括"在……中"和 "在……上"。
[0024]術語"縮放"一般是指使設計（原理圖和布局）從一種工藝技術轉換到另一種工藝 技術。術語"縮放"一般還指在同一技術節(jié)點內縮小布局和裝置的尺寸。術語"縮放"可以指 相對于另一參數(例如，電源電平)調整(例如，放慢)信號頻率。術語"大體上"、"接近"、"大 約"、"近似"以及"左右"一般是指處于目標值的+/-20%內。
[0025]除非另行指出，否則采用"第一"、"第二"、"第三"等順序形容詞描述共同對象僅指 示正在提及類似對象的不同實例，而不是暗指所描述的對象必須采用時間上或空間上的給 定順序、排列或者任何其它方式。
[0026] 出于實施例的目的，晶體管是金屬氧化物半導體(M0S)晶體管，其包括漏極、源極、 柵極和體端子。晶體管還包括三柵極和鰭式場效應晶體管、柵極全周圍圓柱線晶體管、方線 晶體管、或矩形條帶晶體管或者實現晶體管的功能的其它器件，例如碳納米管或自旋電子 器件。源極和漏極端子可以是等同的端子，并且在文中可互換使用。本領域技術人員將認識 到在不背離本公開內容的范圍的情況下可以使用其它晶體管，例如，雙極結型晶體管一一 BJT PNP/NPN、BiCMOS、CMOS、eFET等。術語 "MN" 指示η型晶體管（例如，NM0S、NPN、BJT等），術 語"ΜΡ"指示ρ型晶體管(例如，PM0S、ΡΝΡ、BJT等）。
[0027] 由穿過固定鐵磁(FM)層的電流產生自旋轉矩。該自旋轉矩創(chuàng)建了在自由FM層中傳 播的疇壁，所述自由FM層被形成到區(qū)域或互連（即，線）中。然而，疇壁的傳播將在某一距離 (例如，等于1位加法器的尺寸的距離)之后停止。疇壁在FM層中停止的一個原因是由于阻尼 或者線邊緣粗糙度"釘扎"。該疇壁傳播的停止限制了現有的基于自旋轉矩的設計中的能夠 級聯(lián)到一起的級的最大數量。基于自旋轉矩的轉發(fā)器將提高疇壁傳播的最大距離。疇壁也 可以在窄FM層中以振蕩運動的方式來回傳播，因為在現有的基于自旋轉矩的邏輯設計中輸 入和輸出未被隔離，或者因為存在來自FM層的邊緣，例如，FM互連的末端的反射。
[0028] 圖1Α示出了根據本公開內容的一個實施例用于通過鐵磁材料生成疇壁的自動移 動的設備100。在一個實施例中，設備100包括耦合至FM互連102的FM層101。這里，FM層101接 收輸入電流脈沖103,該輸入電流脈沖創(chuàng)建了通過互連傳播的疇壁。在先前公布的自旋多數 決定門的版本中，在DW的形成時間內，在它們從輸入傳播到輸出的時間內，在DW的振蕩運動 的時間內，并且一直到磁化達到其最終的模式的時間內，電流被接通。在這一實施例中，使 用創(chuàng)建DW所需的短電流脈沖。通過圖1Α中所示的互連以及圖2中所示的轉發(fā)器的設計來避 免疇壁的振蕩運動。參考圖1Β示出了輸入電流脈沖的一個示例。
[0029] 圖1Β示出了根據本公開內容的一個實施例的顯示對圖1Α的設備的電流脈沖響應 的曲線圖120。應當指出，圖1Β的那些與任何其它附圖中的元件具有相同附圖標記(或名稱） 的元件可以按照與所描述的方式類似的任何方式來工作或起作用，但又不限于此。
[0030]這里，X軸是時間，左側的y軸是疇壁(DW)位置（以nm為單位），右側的y軸是施加至 FM層101的輸入電流的幅度（以GA/m2為單位）。返回參照圖1A，在將電流脈沖103(例如，具有 小于2ns的脈沖持續(xù)時間）施加至FM層101時，DW 104開始沿FM層102傳播。隨著DW的傳播，磁 化方向從104變?yōu)?05。通過曲線圖示出了DW在FM層102下方的自動移動。該曲線圖示出了在 FM層102中發(fā)生磁化時的快照。這里，箭頭指示磁化在芯片平面上的投影。例如，104對應于 與芯片垂直的磁化的投影的"向上"方向，105對應于與芯片垂直的磁化的投影的"向下"方 向。
[0031]這里，在向FM層101施加小電流脈沖時，磁化104從左向右傳播。在一個實施例中， 在施加電流脈沖之后，DW靠自己傳播而不需要電流將其往前推進。該實施例允許將單向轉 發(fā)器耦合至FM層102,以允許DW傳播較長的距離。在一個實施例中，檢測DW，并重新生成DW (BP，轉發(fā)），以傳播DW，如圖2中進一步描繪的。
[0032] 返回參照圖1A，磁化方向"向上"可以對應于邏輯1，磁化方向"向下"可以對應于邏 輯〇。在另一實施例中，使用磁化在另一軸上的投影來表明邏輯〇和邏輯1。在一個實施例中， 使用磁阻(MR)在鐵磁層堆疊體內的作用將磁邏輯狀態(tài)轉換為電邏輯值，在圖4中將對其做 進一步解釋。返回參照圖1A，在已知的DW器件中，DW傳播一小距離，之后被轉換為電信號。因 此，不會遇到將其它DW邏輯器件級聯(lián)到互連。本公開內容的實施例中的使用小電流脈沖的 DW自動移動允許其它DW器件與互連級聯(lián)。
[0033]表1示出了針對芯片的面內磁化和芯片的面外磁化這兩種情況的典型參數的DW自 動移動的模擬結果。DW寬度和最大速度由退磁(或者等價地由形狀各向異性）以及鐵磁線的 材料各向異性來確定。圖1A所示的直到DW停下為止的最大傳播距離另外取決于阻尼系數， 這里取α = 〇. 〇 1。還計算以最大速度跨過400nm互連所用的時間。
[0035] 表1:DW 特性
[0036] 圖2示出了根據本公開內容的一個實施例的磁DW轉發(fā)器200。應當指出，圖2的那些 與任何其它附圖中的元件具有相同附圖標記(或名稱）的元件可以按照與所描述的方式類 似的任何方式來工作或起作用，但又不限于此。
[0037] 轉發(fā)器200包括第一 FM(FMl)層、第二FM(FM2)層、第三（FM3)層、第一非磁金屬層 201、以及第二非磁金屬層202和FM接觸部。在一個實施例中，FM1、FM2和FM3是自由磁層（即， 它們是非釘扎層）。相反，在已知的自旋邏輯器件中，使用一個自由FM層和一個釘扎FM層。在 一個實施例中，FM1上的FM接觸部提供輸入"In"，FM2上的FM接觸部提供輸出"Out"，FM3上的 FM接觸部被電源Vdd的偏置。在一個實施例中，FM接觸部Vdd大體上置于FM3層的頂部中間。 在一個實施例中，FM接觸部Vs s (地)在FM2的更接近FM3的末端附近耦合至FM2層。
[0038] 在一個實施例中，FM1層經由第一非磁金屬層201耦合至FM3層。在一個實施例中， FM2層經由第二非磁金屬層202耦合至FM3層。在一個實施例中，第一非磁金屬層由來自元素 周期表的鉑族的過渡金屬構成。例如，來自元素周期表的鉑族的過渡金屬為Ru。在一個實施 例中，第二非磁金屬層202由Cu構成。在一個實施例中，Ru層201形成有0.85nm的厚度。這一 厚度促進層FM1和FM3中的電子之間的量子交換耦合，所述量子交換耦合有利于所述層中的 磁化的反平行對準。在其它實施例中，層201是Cu、Ta、Pd或Pt之一，并且被形成有其它厚度。 在一個實施例中，通過被填充有絕緣氧化物的縫隙（例如，5nm到10nm)將第一非磁金屬層 201與非磁金屬層202分隔開。在一個實施例中，第一非磁金屬層201毗鄰（即，沒有縫隙）非 磁金屬層202。在一個實施例中，FM3層比第一和第二磁層的厚度更厚，其中，"t3"是FM3層的 厚度，"tl"是FM1層的厚度，"t2"是FM2層的厚度。在一個實施例中，"tl"大體上等于"t2"。 [0039]在該實施例中，從FM 1層的底部的左側抵達的磁化對FM3層的磁化方向進行切換， 以使FM1層的磁化方向與FM3層的磁化方向相反。該磁化方向的差異是由交換耦合的作用來 確定的。在一個實施例中，FM1是圖1的互連102，其使DW從左至右傳播。返回參照圖2，FM3層 和FM1層經由交換耦合而耦合。交換耦合確保FM3和FM1的磁化方向彼此反平行。來自FM1的 DW在短時間（例如，Ins)內對FM3磁化方向進行切換。在一個實施例中，FM1、FM2和FM3層保持 計算變量。
[0040] 在一個實施例中，親合至FM3和FM2層的Vdd和Vss電極分別引起電流的流動(從Vdd 到Vss)，該電流流動在FM2層中創(chuàng)建自旋轉矩，以將FM2的磁化方向切換為與FM3的磁化方向 相反。這里，由于與FM2相比，層FM3的厚度較大或者層FM3中的磁化較高，層FM3中的自旋轉 矩不對其磁化進行切換。結果，FM1和FM2的磁化方向是相同的，這創(chuàng)建了轉發(fā)器(或者緩沖 器/非反相)邏輯功能。這里，磁化的方向處于具有轉發(fā)器200的芯片的平面內。
[0041 ]在該實施例中，磁化信號的方向僅為從左至右，g卩，從FM1到FM2。磁化信號的單一 方向的原因在于，從vdd通過FM3層再通過FM2層抵達Vs s的路徑的電阻比從Vdd通過FM1層抵 達任何其它處于偏壓Vss的接觸部的路徑的電阻小得多。因此，從Vdd到FM1層的電流比從 Vdd到FM2層的電流小得多，并且不足以產生磁化切換。第一非磁層201 (例如，Ru)的電阻率 比第二非磁層202(例如，Cu)的電阻率高(例如，5倍），這將沿一個方向引導電流路徑，即，單 向自旋轉矩解決了缺少I/O隔離的問題。
[0042]圖3示出了根據本公開內容的一個實施例的磁DW反相器300。應當指出，圖3的那些 與任何其它附圖中的元件具有相同附圖標記(或名稱）的元件可以按照與所描述的方式類 似的任何方式工作或起作用，但又不限于此。為了不使圖3的實施例難以理解，討論了轉發(fā) 器200與反相器300之間的差異。
[0043]在一個實施例中，用負電源（即，- Vdd)替代正電源接觸部。在該實施例中，電流從 Vss流至-Vdd，與轉發(fā)器200的FM2層中的自旋轉矩的方向相比，這改變了FM2層中的自旋轉 矩的方向。結果，FM1的磁化方向與FM2的磁化方向相反，以實現反相器的功能。
[0044]與轉發(fā)器200中類似，在該實施例中，磁化信號的方向僅為從左至右，即，從FM1到 FM2。磁化信號的單一方向的原因在于，從Vss通過FM2層再通過FM3層抵達-Vdd的路徑的電 阻比從-Vdd通過FM1層抵達任何其它處于偏壓Vss的接觸部的路徑的電阻小得多，即，從_ Vdd到FM1層的電流比從Vss到FM3層的電流小得多，并且不足以產生磁化切換。
[0045]圖4示出了根據本公開內容的一個實施例的具有用以提供輸出的磁隧道結器件 (MTJ)的磁DW轉發(fā)器400。應當指出，圖4的那些與任何其它附圖中的元件具有相同附圖標記 (或名稱）的元件可以按照與所描述的方式類似的任何方式工作或起作用，但又不限于此。 為了不使圖4的實施例難以理解，討論了轉發(fā)器200與轉發(fā)器400之間的差異。
[0046]在一個實施例中，轉發(fā)器400包括與轉發(fā)器200相同的結構，只是具有形成在FM3層 頂部的MTJ，該MTJ使用FM3層作為MTJ器件的自由層。在一個實施例中，通過MgO層將MTJ的固 定層FM4與FM3層分隔開。在一個實施例中，固定層FM4耦合在輸出端口處以讀取數據。在FM3 層中的磁化的方向上對計算變量編碼:例如"右"對應于邏輯1，"左"對應于邏輯零。這又分 別對應于FM3層和FM4層中的磁化的反平行對準和平行對準。由于磁阻的作用，這些對準將 分別導致從Vss到Vdd的路徑的較高電阻值和較低電阻值。這些電阻的差異導致了從Vdd到 Vss的不同的電流。在一個實施例中，該電流傳送至感測放大器(未不出）的輸入，繼而被轉 換為電信號。在一個實施例中，固定層FM4僅耦合在輸出端口處，以讀取數據。這里，去除了 圖2中的輸出端口 "Out"。在一個實施例中，Vdd接觸部形成在FM4層的頂部。在一個實施例 中，用-Vdd接觸部代替Vdd接觸部，以將轉發(fā)器的功能轉換為反相器。在一個實施例中，MTJ 中的諸如MgO等隧穿勢皇的存在確保了用于讀取操作的高磁阻。
[0047] 圖5示出了根據本公開內容的一個實施例的級聯(lián)磁DW門500。應當指出，圖5的那些 與任何其它附圖中的元件具有相同附圖標記(或名稱）的元件可以按照與所描述的方式類 似的任何方式工作或起作用，但又不限于此。
[0048] 與未將輸入和輸出隔離的現有技術自旋轉矩門相比，實施例提供了單向自旋轉 矩。根據一個實施例，單向自旋轉矩允許對多個磁疇壁門進行級聯(lián)。在一個實施例中，可以 使轉發(fā)器200與另一轉發(fā)器和/或反相器等級聯(lián)。通過級聯(lián)門500對一個這樣的實施例進行 舉例說明。
[0049] 在該實施例中，第一磁DW器件包括：自由FMla層、自由FM2a層和自由FM3a層以及非 磁金屬層201a和202a。在一個實施例中，第二磁DW器件包括：自由FMlb層、自由FM2b層和自 由FM3b層以及非磁金屬層201b和202KFM層FMla/b、FM2a/b、FM3a/b以及非磁層201a/b和 202a/b的屬性分別與圖2的FM層FM1、FM2和FM3以及圖2的非磁層201和202的屬性類似。 [0050] 返回參照圖5,在一個實施例中，FMla層經由非磁金屬層201a耦合至FM3a層。在一 個實施例中，FM2a層經由非磁金屬層202a耦合至FM3a層。在一個實施例中，FMlb層經由非磁 金屬層20 lb耦合至FM3b層。在一個實施例中，FM2a層經由非磁金屬層202b耦合至FM3a層。在 該實施例中，FM2a層和FMlb層相互融合，以使第一磁DW器件與第二磁DW器件級聯(lián)。
[0051 ]在該實施例中，磁化信號僅在一個方向（即，從左至右)上傳播，因為從Vdd2到Vssl 的路徑的電阻比從Vdd2到Vss2的路徑的電阻高得多。這里，Vddl和Vdd2被連結至Vdd，而 Vssl和Vss2被連結至Vss。在這樣的實施例中，高電阻路徑中的對應電流比低電阻路徑中的 電流小，并且不足以產生磁切換。
[0052]圖6A示出了根據本公開內容的一個實施例的處于環(huán)形拓撲結構的自旋轉矩多數 決定磁DW門600的頂視圖。應當指出，圖6A的那些與任何其它附圖中的元件具有相同附圖標 記（或名稱）的元件可以按照與所描述的方式類似的任何方式工作或起作用，但又不限于 此。
[0053]在一個實施例中，多數決定門600包括:分別提供輸入Inl、In2和In4的三個輸入第 一 FM層？]?13、？]\1113和？]\11(1;輸出？]\1第二層？]\12(3;共享的第二？]\1層？]\12 ;以及四個第三？]\1層 FM3a、FM3b、FM3c 和 FM3cLFM 層？]\11&/13/(1、？]\12、？]\12(3、？]\〇3/13/(3/(1、？]\143/13八/(1以及非磁層 201a/b/c/d和202a/b/c/d的屬性分別與圖2的FM層FM1、FM2和FM3以及圖2的非磁層201和 202的屬性類似。
[0054] 返回參照圖6A，在一個實施例中，FM3a經由第二非磁金屬層(例如，Cu) 202a(未示 出）耦合至FM2;并且FM3a經由第一非磁金屬層(例如，Ru)201a(未示出）耦合至FMla。在一個 實施例中，FM3b經由第二非磁金屬層（例如，Cu)202b (未示出）耦合至FM2;并且FM3b經由第 一非磁金屬層（例如，Ru) 20 lb (未示出）親合至FMlb aFiOd經由第二非磁金屬層（例如，Cu) 202d(未示出）耦合至FM2;并且FM3d經由第一非磁金屬層（例如，Ru)201d(未示出）耦合至 FMld。在一個實施例中，與輸入分支不同地耦合輸出分支。在一個實施例中，FM3c經由第一 非磁金屬層(例如，Ru) 201c (未示出）耦合至FM2;并且FM3c經由第二非磁金屬層(例如，Cu) 202c (未示出）耦合至FM2c。
[0055]在一個實施例中，FM2層具有圓環(huán)形狀。在一個實施例中，FM2層可以具有其它形 狀，只要其形成了環(huán)即可。在一個實施例中，FM2層起著合并器的作用，使得對來自FM3a、 FM3b和FM3d的磁信號進行合并，以生成表示大多數的磁信號，接下來在FM2c上檢測到所述 磁信號。在一個實施例中，FM3a和FM3c大體上相互平行。在一個實施例中，FM3b和FM3d大體 上相互平行，使得FM3b和FM3d大體上與FM3a和FM3c層垂直。在一個實施例中，FM3a、FM3b和 FM3d層向FM2提供各自的自旋轉矩。在一個實施例中，FM2c層根據FMla、FMlb和FMld層中的 各自的自旋方向而提供指示邏輯功能的輸出。
[0056] 在一個實施例中，多數決定門600執(zhí)行對芯片的平面內的三個磁化向量的合并。在 一個實施例中，使FM2呈環(huán)形，以使進入的FM線（來自FMla、FMlb和FMld)具有在FM2的環(huán)的切 線方向上的磁化。在一個實施例中，輸入線與FM2的環(huán)的重疊區(qū)域處的自旋轉矩促使磁化要 么是順時針方向，要么是逆時針方向，即，環(huán)FM2的兩種邏輯狀態(tài)。在這樣的實施例中，輸入 的大多數進行合并，以對FM2中的對應磁化方向進行設定。在該實施例中，輸出"Out"的磁化 是由其下的環(huán)FM2的磁化設定的。在一個實施例中，使用作為自由FM層的FM3c、跟著MgO層和 固定磁層FM4來形成MTJ。
[0057] 圖6B示出了根據本公開內容的一個實施例的處于環(huán)形拓撲結構的自旋轉矩多數 決定門600的多維視圖620。應當指出，圖6B的那些與任何其它附圖中的元件具有相同附圖 標記(或名稱)的元件可以按照與所描述的方式類似的任何方式工作或起作用，但又不限于 此。
[0058] 圖7示出了根據本公開內容的一個實施例的在處于環(huán)形拓撲結構的自旋轉矩多數 決定磁DW門中的磁方向700隨著時間的推移的模擬結果。應當指出，圖7的那些與任何其它 附圖中的元件具有相同附圖標記(或名稱）的元件可以按照與所描述的方式類似的任何方 式工作或起作用，但又不限于此。在所述模擬中，例如，外環(huán)直徑取120nm，FM層的厚度取 2nm，磁化Ms = IMA/m，阻尼系數α = 〇.〇 1。使2.2mA的電流通過每一輸入1ns，之后被關斷。參 考圖6A-B，將FM3a和FM3b中的磁化建模為朝向所述環(huán)，并且將FM3c中的磁化建模為背離所 述環(huán)。
[0059]這里，示出了圖6A-B的FM2中的磁方向隨著時間的推移(每0.1 ns)的20幅快照。快 照從沿著列Α到Ε的行Α推進，然后向下到達沿著列Α到Ε的行D。在快照ΑΑ(左上角）中示出了 在接收到輸入Ini、In2和In3時FM2中的磁方向的初始狀況，在快照DE (右下角）中示出了 FM2 中的磁方向的最終平衡狀態(tài)。最初，磁化在環(huán)內指向順時針方向。來自輸入FM3a和FM3b中的 自旋轉矩工作以將磁化切換至相反方向，而來自輸入FM3c的轉矩工作以保持初始磁化方 向。FM3c經由第一非磁金屬層（例如，Ru)201c(未示出）耦合至FM2;并且FM3c經由第二非磁 金屬層(例如，Cu) 202c (未示出）耦合至FM2c。這里，對于輸出，FM按照與圖2中的FM1類似的 方式運轉，因而FM借助于交換耦合(借助于Ru非磁金屬）而非自旋轉矩來耦合至FM3c AM3C 使用自旋轉矩將FM3c磁化轉移至FM2c( 即，FM3c與FM2c之間的Cu)。磁化最初在前兩個輸入 下發(fā)生切換，之后在整個環(huán)內變?yōu)橹赶蚰鏁r針方向。
[0060]圖8A示出了根據本公開內容的一個實施例的處于環(huán)形拓撲結構中的扇出為三的 自旋轉矩磁疇壁門的頂視圖800。應當指出，圖8A的那些與任何其它附圖中的元件具有相同 附圖標記(或名稱)的元件可以按照與所描述的方式類似的任何方式工作或起作用，但又不 限于此。
[0061 ]在一個實施例中，多數決定門800包括:分別提供輸出0utl、0ut2和0ut3的三個輸 出第二FM層FM2a、FM2b和FM2c;輸入FM第一層FM1 d;共享的第二FM層FM2;以及四個第三FM層 FM3a、FM3b、FM3c 和 FM3cLFM 層卩]?1/(1、卩]\123/13/(3小]\〇3/13/(3/(1、卩]\143/13/(3/(1以及非磁層201&/ b/c/d和202a/b/c/d(未示出）的屬性分別與圖2的FM層FM1、FM2和FM3以及圖2的非磁層201 和202的屬性類似。
[0062] 返回參照圖8A，在一個實施例中，FM3a經由第一非磁金屬層（例如，Ru)201a(未示 出）耦合至FM2;并且FM3a經由第二非磁金屬層(例如，Cu)202a(未示出）耦合至FM2a。在一個 實施例中，FM3b經由第一非磁金屬層（例如，Ru) 20 lb (未示出）耦合至FM2;并且FM3b經由第 二非磁金屬層（例如，Cu)202b(未示出）耦合至FM2KFM3C經由第一非磁金屬層（例如，Ru) 201d(未示出）耦合至FM2;并且FM3c經由第二非磁金屬層（例如，Cu)202c(未示出）耦合至 FM2c。在一個實施例中，與輸出分支不同地耦合輸入分支。在一個實施例中，FM3d經由第二 非磁金屬層(例如，Cu)202d(未示出）耦合至FM2;并且FM3d經由第一非磁金屬層(例如，Ru) 202d(未示出）耦合至FMld。
[0063]在一個實施例中，FM2層的形狀是圓形。在一個實施例中，FM2層可以具有其它形 狀，只要其形成了用以耦合輸出FM層和輸入FM層的環(huán)即可。在一個實施例中，FM2層起著扇 出轉發(fā)器的作用，使得來自FM3d的磁信號被扇出至FM3a、FM3b和FM3c。在一個實施例中， FM3a和FM3c彼此大體上平行。在一個實施例中，FM3b和FM3d彼此大體上平行，使得FM3b和 FM3d大體上與FM3a和FM3c層垂直。在一個實施例中，FMld層經由交換耦合向FM3d提供輸入， FM3d向FM2提供自旋轉矩。在一個實施例中，FMla/b/c層提供各自的輸出的該輸出指示與 FM1 d上的輸入自旋轉矩相同的磁方向。
[0064]在一個實施例中，多數決定門600執(zhí)行芯片的平面內的一個輸入磁化向量的扇出。 在一個實施例中，使FM2呈環(huán)形，使得進入的FMld線具有在FM2的環(huán)的切線方向上的磁化。在 一個實施例中，輸入線的FM3d與FM2的環(huán)的重疊區(qū)域處的自旋轉矩促使磁化要么是順時針 方向，要么是逆時針方向，即，環(huán)FM2的兩種邏輯狀態(tài)。在該實施例中，輸出0utl、0ut2和0ut3 的磁化是由其下的環(huán)FM2的磁化設定的。
[0065]在一個實施例中，僅在輸出上形成MTJ。在一個實施例中，使用作為自由FM層的 FM3a、跟著MgO層和固定磁層FM4a來形成MTJ1。在一個實施例中，使用作為自由FM層的FM3b、 跟著MgO層和固定磁層FM4b來形成MTJ2。在一個實施例中，使用作為自由FM層的FM3c、跟著 MgO層和固定磁層FM4c來形成MTJ3。
[0066]圖8B示出了根據本公開內容的一個實施例的圖8A的處于環(huán)形拓撲結構的扇出為 三的自旋轉矩磁疇壁門的多向圖820。應當指出，圖8A的那些與任何其它附圖中的元件具有 相同附圖標記(或名稱)的元件可以按照與所描述的方式類似的任何方式工作或起作用，但 又不限于此。
[0067]圖9示出了根據本公開內容的一個實施例的在扇出為三的自旋轉矩磁DW門中的磁 方向900隨著時間的推移的模擬結果。所述模擬使用與參考圖7描述的那些參數相同的參 數。應當指出，圖9的那些與任何其它附圖中的元件具有相同附圖標記(或名稱)的元件可以 按照與所描述的方式類似的任何方式工作或起作用，但又不限于此。
[0068]這里，示出了圖8A-B的FM2中的磁方向隨著時間的推移(每0.1 ns)的20幅快照。快 照從沿著列Α到Ε的行Α推進，然后向下到達沿著列Α到Ε的行D。在快照ΑΑ(左上角）中示出了 在接收到輸入In 1時FM2中的磁方向的初始狀況，在快照DE (右下角）中示出了FM2中的磁方 向的最終平衡狀態(tài)。最初，磁化在環(huán)中指向順時針方向。來自輸入FM3d的自旋轉矩工作以將 磁化切換至相反方向。磁化在整個環(huán)內，包括在所有的三個輸出下指向逆時針方向。
[0069]圖10示出了根據本公開內容的一個實施例的使用處于環(huán)形拓撲結構的自旋轉矩 多數決定磁疇壁門的1位加法器1000。應當指出，圖10的那些與任何其它附圖中的元件具有 相同附圖標記(或名稱)的元件可以按照與所描述的方式類似的任何方式工作或起作用，但 又不限于此。
[0070]在一個實施例中，如圖6A-6B描述的處于環(huán)形拓撲結構的自旋轉矩多數決定磁DW 門被耦合到一起，以形成1位加法器。這里，如圖所示，自旋轉矩多數決定磁DW門的三個級被 級聯(lián)到一起。在一個實施例中，輸入"A"和"B"是被接收并被加到一起的兩個數字的位。這 里，"C"是進位，并且"X"是中間運算的結果。如圖3所示，對于下一級而言，通過使用反相器 將"X"變?yōu)?-X"。在一個實施例中，在輸出"Sum"處形成MTJ器件，假設進位為"(Τ'，那么"Sum" 是將輸入"A"和"B"相加的結果。其相當于對"A"、"B"和"C"的多數決定運算。由于將線內的 "向前"磁化方向計為邏輯1，并且將線內的"向后"磁化方向計為邏輯0,因而剩下的多數決 定門的輸出中的磁化方向對應于"-Sum"。
[0071] 圖11是根據本公開內容的一個實施例的具有磁DW邏輯器件和互連的智能裝置或 計算機系統(tǒng)或SoC(片上系統(tǒng)）。圖11是根據本公開內容的一個實施例的具有帶隙參考架構 的智能裝置或計算機系統(tǒng)或SoC(片上系統(tǒng)）。應當指出，圖11的那些與任何其它附圖中的元 件具有相同附圖標記(或名稱）的元件可以按照與所描述的方式類似的任何方式工作或起 作用，但又不限于此。
[0072] 圖11示出了能夠使用平面接口連接器的移動裝置的實施例的方框圖。在一個實施 例中，計算裝置1600表示移動計算裝置，例如計算平板電腦、移動電話或智能電話、能夠進 行無線操作的電子閱讀器或者其它無線移動裝置。應當理解，只是大致示出了某些部件，并 未在計算裝置1600中示出這樣的裝置的所有部件。
[0073]在一個實施例中，計算裝置1600包括具有參考實施例描述的磁DW邏輯器件和互連 的第一處理器1610。計算裝置1600的其它塊也可以包括具有參考實施例描述的磁DW邏輯器 件和互連的設備。本公開內容的各種實施例還可以在1670內包括諸如無線接口的網絡接 口，使得可以將系統(tǒng)實施例結合到例如蜂窩電話或個人數字助理或可穿戴裝置的無線裝置 內。
[0074] 在一個實施例中，處理器1610(和/或處理器1690)可以包括一個或多個物理裝置， 例如微處理器、應用處理器、微控制器、可編程邏輯裝置或其它處理模塊。處理器1690可以 是任選的。盡管實施例示出了兩個處理器，但是可以使用單個或者兩個以上處理器。處理器 1610執(zhí)行的處理操作包括可以在其上運行應用和/或裝置功能的操作平臺或操作系統(tǒng)的運 行。處理操作包括與和人類用戶或者和其它裝置的1/〇(輸入/輸出）相關的操作、與功率管 理相關的操作、和/或與將計算機裝置1600連接至另一裝置相關的操作。處理操作還可以包 括與音頻I/O和/或與顯示I/O相關的操作。
[0075]在一個實施例中，計算裝置1600包括音頻子系統(tǒng)1620,其表示與向計算裝置提供 音頻功能相關聯(lián)的硬件(例如，音頻硬件和音頻電路)和軟件(例如，驅動程序、編碼譯碼器） 部件。音頻功能可以包括揚聲器和/或耳機輸出以及麥克風輸入?？梢詫⒂糜谶@樣的功能的 裝置集成到計算裝置1600內，或者將其連接至計算裝置1600。在一個實施例中，用戶通過提 供由處理器1610接收并處理的音頻命令而與計算裝置1600交互。
[0076]顯示子系統(tǒng)1630表示為用戶提供可視和/或觸感顯示以與計算裝置1600交互的硬 件(例如，顯示裝置)和軟件(例如，驅動程序)部件。顯示子系統(tǒng)1630包括顯示接口 1632,其 包括用于向用戶提供顯示的特定屏幕或硬件裝置。在一個實施例中，顯示接口 1632包括與 處理器1610分開的邏輯以執(zhí)行至少一些與顯示相關的處理。在一個實施例中，顯示子系統(tǒng) 1630包括為用戶提供輸出和輸入二者的觸摸屏(或者觸控板)裝置。
[0077] I/O控制器1640表示與和用戶的交互相關聯(lián)的硬件裝置和軟件部件。I/O控制器 1640可操作用于管理作為音頻子系統(tǒng)1620和/或顯示子系統(tǒng)1630的部分的硬件。此外，I/O 控制器1640示出了用于連接至計算裝置1600的額外裝置的連接點，用戶可以通過該額外裝 置與系統(tǒng)交互。例如，能夠附接至計算裝置1600的裝置可以包括麥克風裝置、揚聲器或者立 體聲系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)或者其它顯示裝置、鍵盤或小鍵盤裝置或者供讀卡機或其它裝置等特 定應用使用的其它I/O裝置。
[0078] 如上所述，I/O控制器1640可以與音頻子系統(tǒng)1620和/或顯示子系統(tǒng)1630交互。例 如，通過麥克風或其它音頻裝置的輸入能夠為計算裝置1600的一個或多個應用或功能提供 輸入或命令。此外，能夠代替顯示輸出或者除顯示輸出之外提供音頻輸出。在另一示例中， 如果顯示子系統(tǒng)1630包括觸摸屏，那么顯示裝置還充當輸入裝置，該裝置可以至少部分地 由I/O控制器1640管理。在計算裝置1600上還可以有額外的按鈕或開關，以提供由到I/O控 制器1640管理的I/O功能。
[0079] 在一個實施例中，I/O控制器1640管理諸如加速度計、照相機、光傳感器或其它環(huán) 境傳感器、或者能夠包含到計算裝置1600中的其它硬件的裝置。所述輸入可以是直接用戶 交互的部分，也可以是向系統(tǒng)提供環(huán)境輸入以影響其操作(例如，對噪聲的過濾、調整顯示 器以進行亮度檢測、為照相機施加閃光燈或者其它特征）。
[0080] 在一個實施例中，計算裝置1600包括電源管理1650,其管理電池電源使用、電池充 電以及與節(jié)能操作相關的特征。存儲器子系統(tǒng)1660包括用于存儲計算裝置1600內的信息的 存儲器裝置。存儲器可以包括非易失性（如果對存儲器裝置的供電中斷那么狀態(tài)不發(fā)生變 化)和/或易失性(如果對存儲器裝置的供電中斷那么狀態(tài)不確定)存儲器裝置。存儲器子系 統(tǒng)1660可以存儲應用數據、用戶數據、音樂、照片、文檔或其它數據以及與計算裝置1600的 應用和功能的運行相關的系統(tǒng)數據(不管是長期的還是暫時的）。
[0081] 也可以將實施例的元件提供為用于存儲計算機可執(zhí)行指令(例如，實施文中討論 的任何其它過程的指令)的機器可讀介質(例如，存儲器1660)。機器可讀介質(例如，存儲器 1660)可以包括但不限于閃速存儲器、光盤、CD-ROM、DVD ROM、RAM、EPROM、EEPR0M、磁或光 卡、相變存儲器(PCM)或者適于存儲電子或計算機可執(zhí)行指令的其它類型的機器可讀介質。 例如，可以將本公開的實施例作為計算機程序（例如，BIOS)進行下載，可以經由通信鏈路 (例如，調制調解器或網絡連接)通過數據信號將該計算機程序從遠程計算機(例如，服務 器)轉移至請求計算機(例如，客戶端）。
[0082]連接1670包括能夠使計算裝置1600與外部裝置通信的硬件裝置(例如，無線和/或 有線連接器和通信硬件)和軟件部件(例如，驅動程序、協(xié)議組）。計算裝置1600可以是單獨 的裝置，例如，其它計算裝置、無線接入點或基站以及外圍裝置，例如，耳機、打印機或其它 裝置。
[0083]連接1670可以包括多種不同類型的連接。概括來說，計算裝置1600被示為具有蜂 窩連接1672和無線連接1674。蜂窩連接1672大體是指通過無線載波提供的蜂窩網絡連接， 例如經由GSM(全球移動通信系統(tǒng))或其變型或衍生品、CDMA(碼分多址)或其變型或衍生品、 TDM(時分多路復用)或其變型或衍生品、或者其它蜂窩服務標準所提供的蜂窩網絡連接。無 線連接(或無線接口）1674是指非蜂窩的無線連接，并且可以包括個人區(qū)域網（例如藍牙、近 場等）、局域網（例如Wi-Fi)和/或廣域網（例如WiMax)或者其它無線通信。
[0084]外圍連接1680包括用于實施外圍連接的硬件接口和連接器以及軟件部件（例如， 驅動程序、協(xié)議組）。應當理解，計算裝置1600既可以是到其它計算裝置的外圍設備（"到" 1682)，也可以具有與之連接的外圍裝置（"來自"1684)。計算裝置1600通常具有連接至其它 計算裝置的"對接"連接器，從而實現諸如對計算機裝置1600上的內容進行管理(例如，下載 和/或上載、改變、同步）的目的。此外，對接連接器能夠允許計算裝置1600連接至某些外圍 裝置，從而允許計算裝置1600控制輸出至例如視聽系統(tǒng)或其它系統(tǒng)的內容。
[0085] 除了專有對接連接器或其它專有連接硬件之外，計算裝置1600還能夠經由公共的 或者基于標準的連接器實施外圍連接1680。常見類型可以包括通用串行總線(USB)連接器 (其可以包括很多不同硬件接口中的任何一種）、包括迷你顯示端口（MDP)的顯示端口、高清 晰度多媒體接口（HDMI)、火線或其它類型。
[0086] 在說明書中提到"實施例"、"一個實施例"、"一些實施例"或"其它實施例"是指在 至少一些實施例中但未必在所有實施例中包括結合實施例所描述的特定特征、結構或特 性。"實施例"、"一個實施例"或"一些實施例"的各種形式的出現未必全部是指相同的實施 例。如果說明書陳述"可以"、"或許"或"可能"包括部件、特征、結構或特性，則不要求包括該 特定部件、特征、結構或特性。如果說明書或權利要求以單數冠詞提及元件，那么其不表示 只有一個元件。如果說明書或權利要求提到"額外的"元件，那么其不排除有不只一個額外 元件。
[0087]此外，可以在一個或更多實施例中通過任何適當的方式結合特定特征、結構、功能 或特點。例如，只要是在與第一和第二實施例相關聯(lián)的特定特征、結構、功能或特性不相互 排斥的地方，就可以使這兩個實施例相結合。
[0088] 盡管已經結合本公開的具體實施例描述了本公開內容，然而考慮到上述說明，本 領域技術人員顯然可以認識到這樣的實施例的很多替代方案、修改和變化。例如，例如動態(tài) RAM(DRAM)的其它存儲器架構也可以使用所討論的實施例。本公開內容的實施例旨在涵蓋 所有這樣的替代方案、修改和變化，以便落在所附權利要求的廣延范圍內。
[0089] 此外，在所給出的附圖內可以或可以不示出與集成電路（1C)芯片和其它部件的公 知的電源/接地連接，以簡化圖示和討論，并且不使本公開內容難以理解。此外，布置可能是 按照方框圖的形式示出的，以便避免使本公開內容難以理解，而且還鑒于這樣的事實，即關 于這樣的方框圖布置的實施方式的細節(jié)高度依賴于要實施本公開內容的平臺（即，這樣的 細節(jié)應當完全處于本領域技術人員的能力范圍內）。在為了描述本公開內容的示范性實施 例而闡述了細節(jié)(例如，電路)的地方，對本領域技術人員顯而易見的是，可以在無需這些細 節(jié)或者可以在這些細節(jié)有變化的情況下實踐本公開內容。因而，應當將說明書視為是示范 性的，而非限制性的。
[0090] 下面的示例屬于其它實施例?？梢栽谝粋€或多個中的任何地方使用示例中的細 節(jié)。可以關于方法或過程來實施文中描述的設備的所有任選特征。
[0091] 例如，提供了一種設備，其包括:第一、第二和第三自由磁層;耦合至第一和第三自 由磁層的由第一材料構成的第一金屬層；以及由不同于第一材料的第二材料構成的第二金 屬層，所述第二金屬層耦合至第二和第三自由磁層。在一個實施例中，所述設備還包括耦合 至第三自由磁層的電源接觸部。在一個實施例中，所述設備還包括耦合至第二自由磁層的 接地接觸部。
[0092] 在一個實施例中，電源接觸部耦合至正電源，以實現轉發(fā)器的功能。在一個實施例 中，電源接觸部耦合至負電源，以實現反相器的功能。在一個實施例中，第一金屬層形成了 輸入，并且其中，第二金屬層形成了輸出。在一個實施例中，第一金屬層耦合至邏輯單元，以 提供使疇壁通過第一金屬層傳播的電流脈沖。
[0093] 在一個實施例中，第一金屬層由來自元素周期表的鉑族的過渡金屬構成。在一個 實施例中，來自元素周期表的鉑族的過渡金屬為Ru。在一個實施例中，第二金屬層由Cu構 成。在一個實施例中，第三自由磁層的厚度比第一和第二磁層的厚度更厚。在一個實施例 中，使第一和第二金屬層相互去耦。在一個實施例中，所述設備還包括耦合至第一或第二自 由磁層的疇壁器件。
[0094] 在另一示例中，提供了一種自旋轉矩多數決定門器件，其包括:被配置成環(huán)形的自 由磁層；以及親合至該自由磁層的第一、第二、第三和第四自由磁層。在一個實施例中，第一 和第三自由磁層大體上相互平行。在一個實施例中，第二和第四自由磁層大體上相互平行， 以使第二和第四自由磁層大體上垂直于第一和第三自由磁層。在一個實施例中，第一、第二 和第四自由磁層用以向自由磁層提供各自的自旋轉矩，并且其中，第三自由磁層用以根據 第一、第二和第四自由磁層內的各自的自旋方向而提供指示邏輯功能的輸出。
[0095] 在一個實施例中，第一自由磁層用以向自由磁層提供自旋轉矩，并且其中，第二、 第三和第四自由磁層用以根據第一自由磁層內的自旋方向提供各自的輸出。在一個實施例 中，第一、第二、第三和第四自由磁層中的每者包括根據上文討論的設備的設備。在一個實 施例中，被配置為環(huán)行的自由磁層經由各自的第二金屬層耦合至第一、第二、第三和第四自 由磁層。
[0096]在另一示例中，提供了一種系統(tǒng)，其包括:存儲器;耦合至存儲器的處理器，所述處 理器具有根據上文討論的設備的設備；以及允許處理器耦合至另一裝置的無線接口。在一 個實施例中，所述系統(tǒng)還包括顯示單元。在一個實施例中，所述顯示單元是觸摸屏。
[0097]提供了允許讀者確定本技術公開內容的本質和主旨的摘要。在理解了摘要不用于 限制權利要求的范圍或含義的情況下提交摘要。由此將所附權利要求并入【具體實施方式】， 并且每個權利要求依靠其自身作為獨立的實施例。
【主權項】
1. 一種設備，包括： 第一自由磁層、第二自由磁層和第三自由磁層； 由第一材料構成的第一金屬層，其耦合至所述第一自由磁層和所述第三自由磁層；以 及 由不同于所述第一材料的第二材料構成的第二金屬層，所述第二金屬層耦合至所述第 二自由磁層和所述第三自由磁層。2. 根據權利要求1所述的設備，還包括耦合至所述第三自由磁層的電源接觸部。3. 根據權利要求2所述的設備，還包括耦合至所述第二自由磁層的接地接觸部。4. 根據權利要求3所述的設備，其中，所述電源接觸部耦合至正電源，以實現轉發(fā)器的 功能。5. 根據權利要求3所述的設備，其中，所述電源接觸部耦合至負電源，以實現反相器的 功能。6. 根據權利要求2所述的設備，其中，所述第一金屬層形成輸入，并且其中，所述第二金 屬層形成輸出。7. 根據權利要求2所述的設備，其中，所述第一金屬層耦合至邏輯單元，以提供使疇壁 通過所述第一金屬層傳播的電流脈沖。8. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一金屬層由來自元素周期表的鉑族的過渡 金屬構成。9. 根據權利要求8所述的設備，其中，所述來自元素周期表的鉑族的過渡金屬為Ru。10. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述第二金屬層由Cu構成。11. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述第三自由磁層的厚度比所述第一磁層和所 述第二磁層的厚度更厚。12. 根據權利要求1所述的設備，其中，使所述第一金屬層和所述第二金屬層相互去耦。13. 根據權利要求1所述的設備，還包括耦合至所述第一自由磁層或所述第二自由磁層 的疇壁器件。14. 一種自旋轉矩多數決定門器件，包括： 被配置成環(huán)形的自由磁層；以及 親合至所述自由磁層的第一自由磁層、第二自由磁層、第三自由磁層和第四自由磁層。15. 根據權利要求14所述的自旋轉矩多數決定門器件，其中，所述第一自由磁層和所述 第三自由磁層大體上相互平行。16. 根據權利要求15所述的自旋轉矩多數決定門器件，其中，所述第二自由磁層和所述 第四自由磁層大體上相互平行，以使所述第二自由磁層和所述第四自由磁層大體上垂直于 所述第一自由磁層和所述第三自由磁層。17. 根據權利要求14所述的自旋轉矩多數決定門器件，其中，所述第一自由磁層、所述 第二自由磁層和所述第四自由磁層用以向所述自由磁層提供各自的自旋轉矩，并且其中， 所述第三自由磁層用以根據所述第一自由磁層、所述第二自由磁層和所述第四自由磁層中 的各自的自旋方向而提供指示邏輯功能的輸出。18. 根據權利要求14所述的自旋轉矩多數決定門器件，其中，所述第一自由磁層用以向 所述自由磁層提供自旋轉矩，并且其中，所述第二自由磁層、所述第三自由磁層和所述第四 自由磁層用以根據所述第一自由磁層中的自旋方向而提供各自的輸出。19. 根據權利要求14所述的自旋轉矩多數決定門器件，其中，所述第一自由磁層、所述 第二自由磁層、所述第三自由磁層和所述第四自由磁層中的每個自由磁層包括根據設備權 利要求1到13中的任一項所述的設備。20. 根據權利要求19所述的自旋轉矩多數決定門器件，其中，被配置為環(huán)形的所述自由 磁層經由各自的第二金屬層而親合至所述第一自由磁層、所述第二自由磁層、所述第三自 由磁層和所述第四自由磁層。21. -種系統(tǒng)，包括： 存儲器； 耦合至所述存儲器的處理器，所述處理器具有根據權利要求1到13中的任一項所述的 設備；以及 用于允許所述處理器耦合至另一裝置的無線接口。22. 根據權利要求21所述的系統(tǒng)，還包括顯示單元。23. -種系統(tǒng)，包括： 存儲器； 耦合至所述存儲器的處理器，所述處理器具有根據權利要求14到20中的任一項所述的 自旋轉矩多數決定門器件；以及 用于允許所述處理器耦合至另一裝置的無線接口。24. 根據權利要求23所述的系統(tǒng)，還包括顯示單元。
【文檔編號】H01L43/08GK106030840SQ201480076331
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年3月25日
【發(fā)明人】D·E·尼科諾夫, S·馬尼帕特魯尼, I·A·揚
【申請人】英特爾公司