[发明专利]基于集成电容器的配电

说明书

实施例使用分布式电容器来向超低电压的基于非CMOS的器件提供电力(具有低电压、高电流和高电流密度)，所述分布式电容器集成在与所述非CMOS器件相同的芯片上。例如，实施例提供了自旋逻辑门，所述自旋逻辑门与电容器的电介质材料以及第一极板和第二极板相邻。所述电容器使用降压开关模式电源向所述自旋逻辑门释放低电压/高电流，所述降压开关模式电源在一个时钟周期期间对多个电容器进行充电(使用在第一定向上配置的开关元件)并且在相反时钟周期期间从所述电容器释放电力(使用在第二定向上配置的所述开关元件)。所述电容器将所述电流释放到面外并且到所述自旋逻辑器件，而不必横穿长的功率耗散互连路径。本文描述了其它实施例。

技术领域

本发明的实施例属于半导体器件领域，并且具体而言，是基于集成电容器的配电系统。

背景技术

诸如自旋转移矩随机存取存储器(STTRAM)之类的一些磁存储器利用磁隧穿结(MTJ)来切换和检测存储器的磁状态。如图1所示的，MTJ由铁磁(FM)层125、127和隧穿势垒126(例如，MgO)组成。MTJ将位线(BL)105耦合到选择开关120(例如，晶体管)、字线(WL)110和读出线(SL)115。通过评估电阻(例如，隧穿磁阻(TMR))对于FM层125、127的不同相对磁化的变化来“读取”存储器100。

STTRAM仅是“超越CMOS”技术(或“非基于CMOS”技术)的一个示例，其涉及不完全以互补金属氧化物半导体(CMOS)技术实施的器件和工艺。超越CMOS技术可以依赖于自旋极化(其涉及基本粒子的自旋或固有角动量与给定方向对准的程度)，并且更普遍地，是自旋电子学(涉及电子的固有自旋、其相关磁矩以及电子的基本电子电荷的电子学分支)。自旋电子器件可以涉及TMR，其通过薄绝缘体使用电子的量子力学隧穿效应来分离铁磁层和STT，其中，自旋极化的电子的电流可以用于控制铁磁电极的磁化方向。

超越CMOS器件例如包括在存储器(例如3端子STTRAM)中实施的自旋电子器件、自旋逻辑器件(例如，逻辑门)、隧穿场效应晶体管(TFET)、碰撞电离MOS(IMOS)器件、纳机电开关(NEMS)、负共栅FET、共振隧穿二极管(RTD)、单电子晶体管(SET)、自旋FET、纳磁体逻辑(NML)、畴壁逻辑器件、畴壁存储器等。

附图说明

根据所附权利要求书、以下一个或多个示例性实施例的具体实施方式以及相应附图，本发明的实施例的特点和优点会变得显而易见，在附图中：

图1示出了传统磁存储器单元。

图2示出了本发明的实施例中的电源面。

图3示出了本发明的实施例中的地线和电源线的阵列。

图4示出了本发明的实施例中的与基于电容器的配电系统一起集成的自旋逻辑器件。

图5a示出了本发明的实施例中的开关模式电源中的充电模式配置，以及图5b示出了开关模式电源中的放电模式配置。

图6包括本发明的实施例中的开关模式电源中的开关元件。

图7包括涉及用于基于非CMOS技术的电源运行特性的表。

图8示出了与本发明的实施例一起使用的系统。

具体实施方式