[发明专利]磁性约瑟夫逊结驱动的通量偏置超导体存储器单元和方法

说明书

提供了磁性约瑟夫逊结驱动的通量偏置超导体存储器单元和方法。存储器单元可以包括磁性约瑟夫逊结(MJJ)超导量子干涉器件(SQUID)，磁性约瑟夫逊结超导量子干涉器件包括彼此平行布置的第一MJJ器件和第二MJJ器件，其中MJJ SQUID被配置为生成第一通量偏置或第二通量偏置，其中第一通量偏置对应于电流在MJJ SQUID中的第一方向，并且第二通量偏置对应于电流在MJJ SQUID中的第二方向。存储器单元还可以包括基于超导金属的超导量子干涉器件(SQUID)，基于超导金属的超导量子干涉器件(SQUID)包括彼此平行布置的第一约瑟夫逊结(JJ)和第二JJ，其中第一JJ和第二JJ中的每一个响应于由MJJ SQUID生成的任何通量偏置而具有临界电流。

背景技术

在诸如随机存取存储器的电子设备中使用的基于半导体的集成电路包括基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的数字电路。然而，CMOS技术在器件尺寸方面已达到极限。附加地，即使在这些存储器不被访问时，基于CMOS的存储器中的泄漏电流也会导致高功耗。

作为示例，数据中心中的服务器消耗越来越大量的功率。即使CMOS电路处于非激活状态，功率消耗也部分是由于能量耗散而导致的功率损失。这是因为即使这样的电路(诸如，随机存取存储器)处于非激活状态并且不消耗任何动态功率，但是由于需要维持CMOS晶体管的状态，它们仍然消耗功率。附加地，由于CMOS电路使用DC电压来供电，因此即使CMOS电路处于非激活状态，也会存在一定量的电流泄漏。因此，即使在这样的电路不处理诸如读取/写入的操作时，一定量的功率被浪费不仅是由于维持CMOS晶体管的状态，而且是由于电流泄漏。

基于CMOS技术的存储器的一个备选方法是基于超导逻辑的存储器。

发明内容

在一个示例中，本公开涉及存储器单元，存储器单元包括磁性约瑟夫逊结(MJJ)超导量子干涉器件(SQUID)，磁性约瑟夫逊结超导量子干涉器件包括彼此平行布置的第一MJJ器件和第二MJJ器件，其中MJJ SQUID被配置为生成第一通量偏置或第二通量偏置，其中第一通量偏置对应于电流在MJJ SQUID中的第一方向，并且第二通量偏置对应于电流在MJJSQUID中的第二方向，其中第一方向与第二方向相反。存储器单元还可以包括基于超导金属的超导量子干涉器件(SQUID)，基于超导金属的超导量子干涉器件(SQUID)包括彼此平行布置的第一约瑟夫逊结(JJ)和第二JJ，其中第一JJ和第二JJ中的每一个响应于由MJJ SQUID生成的任何通量偏置而具有临界电流；并且其中响应于读取操作，基于超导金属的SQUID被配置为至少基于第一通量偏置或第二通量偏置而提供输出。

在另一方面，本公开涉及存储器单元中的方法，存储器单元包括：磁性约瑟夫逊结(MJJ)超导量子干涉器件(SQUID)，磁性约瑟夫逊结超导量子干涉器件包括彼此平行布置的第一MJJ器件和第二MJJ器件；以及基于超导金属的超导量子干涉器件(SQUID)，基于超导金属的超导量子干涉器件包括彼此平行布置的第一约瑟夫逊结(JJ)和第二JJ。方法可以包括生成第一通量偏置或第二通量偏置，其中第一通量偏置对应于电流在MJJ SQUID中的第一方向，并且第二通量偏置对应于电流在MJJ SQUID中的第二方向，其中第一方向与第二方向相反。方法还可以包括：响应于读取操作，响应于由MJJ SQUID生成的任何通量偏置，基于超导金属的SQUID至少基于第一通量偏置或第二通量偏置而提供输出。