ارائه مدار نوشتن جديد جهت كاهش انرژي و تأخير عمليات نوشتن در حافظه‌هاي STT-MRAM با بهره‌گيري از روش دمايي

Proposing a Novel Write Circuit to Reduce Energy and Delay of Writing Operations in STT-MRAM Memories Using the Temperature Method

با پيشرفت تكنولوژي و كوچك‌ترشدن ابعاد ترانزيستورها در تكنولوژي CMOS، چالش‌هاي متعددي به وجود آمده‌اند. از نگراني‌هاي اصلي در بهره‌گيري از حافظه‌هاي مبتني بر CMOS، مي‌توان توان مصرفي بالا در اين نوع حافظه‌ها را برشمرد. از اين رو براي مرتفع‌نمودن كمبودهاي حافظه‌هاي فرار مرسوم، حافظه‌هاي جديد و غير فراري ارائه شدند. در اين ميان يكي از تكنولوژي‌هاي غير فرار نوظهور، حافظه‌هاي STT-MRAM هستند كه به واسطه ويژگي‌هايي همچون توان نشتي ناچيز، چگالي بالا و زمان دسترسي مناسب به عنوان جايگزيني مؤثر و كارا براي حافظه‌هاي مرسوم همچون SRAMها در نظر گرفته مي‌شوند. ويژگي‌هاي مثبت STT-MRAMها اين امكان را به وجود مي‌آورد كه بتوان از آنها در سطوح مختلف از سلسله‌مراتب حافظه، علي‌الخصوص سطح حافظه نهان بهره برد. با اين حال، حافظه‌هاي STT-MRAM از انرژي نوشتن بالا رنج مي‌برند كه در اين مقاله با ارائه يك مدار نوشتن جديد با بهره‌گيري از روش دمايي، علاوه بر بهبود انرژي بالاي نوشتن در اين نوع حافظه، تأخير نوشتن نيز بهبود داده مي‌شود. روش پيشنهادي در مقايسه با روش‌هاي موجود به بهبودي 22/5 و 18/62 درصدي به ترتيب در انرژي و تأخير نوشتن دست يافته است.

With the advancement of technology and the shrinking dimensions of transistors in CMOS technology, several challenges have arisen. One of the main concerns in using CMOS-based memory is the high power consumption of this type of memory. Therefore, new and non-volatile memories were introduced to address the shortcomings of conventional volatile memory. One of the emerging non-volatile technologies is STT-MRAM memory, an effective and efficient alternative to conventional memory such as SRAMs due to low leakage power, high density, and short access time. The positive features of STT-MRAMs make it possible to use them at different memory hierarchy levels, especially the cache level. However, STT-MRAMs suffer from high write energy. In this paper, we present a new write circuit using the temperature method; in addition to improving the high write energy, write delay is also improved. The proposed circuit lead to 22.5% and 18.62% improvement in energy and writing delay, respectively, compared to the existing methods.