Analyse de fiabilit? de circuits logiques et de m?moire bas?s sur dispositif spintronique

par You Wang

Thèse de doctorat en Electronique et communications

Sous la direction de Lirida Alves de Barros et de Weisheng Zhao.

Le président du jury était Damien Deleruyelle.

Le jury était composé de Christian Gamrat.

Les rapporteurs étaient Ian O'Connor, Lionel Torres.


  • Résumé

    La jonction tunnel magn?tique (JTM) commut?e par la couple de transfert de spin (STT) a ?t? consid?r?e comme un candidat prometteur pour la prochaine g?n?ration de m?moires non-volatiles et de circuits logiques, car elle fournit une solution pour surmonter le goulet d'?tranglement de l'augmentation de puissance statique caus?e par la mise ? l'?chelle de la technologie CMOS. Cependant, sa commercialisation est limit?e par la fiabilit? faible, qui se d?t?riore gravement avec la r?duction de la taille du dispositif. Cette th?se porte sur l'?tude de la fiabilit? des circuits bas?s sur JTM. Tout d'abord, un mod?le compact de JTM incluant les probl?mes principaux de fiabilit? est propos? et valid? par la comparaison avec des donn?es exp?rimentales. Sur la base de ce mod?le pr?cis, la fiabilit? des circuits typiques est analys?e et une m?thodologie d'optimisation de la fiabilit? est propos?e. Enfin, le comportement de commutation stochastique est utilis? dans certaines nouvelles conceptions d'applications classiques.

  • Titre traduit

    Reliability analysis of spintronic device based logic and memory circuits


  • Résumé

    Spin transfer torque magnetic tunnel junction (STT-MTJ) has been considered as a promising candidate for next generation of non-volatile memories and logic circuits, because it provides a perfect solution to overcome the bottleneck of increasing static power caused by CMOS technology scaling. However, its commercialization is limited by the poor reliability, which deteriorates severely with device scaling down. This thesis focuses on the reliability investigation of MTJ based non-volatile circuits. Firstly, a compact model of MTJ including main reliability issues is proposed and validated by the comparison with experimental data. Based on this accurate model, the reliability of typical circuits is analyzed and reliability optimization methodology is proposed. Finally, the stochastic switching behavior is utilized in some new designs of conventional applications.


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