三維磁邏輯器件磁性邏輯器件（Three dimensional Magnetic Logic Device ，MLD） ，也可稱作磁性量子元胞自動機（Magnetic Quantum Cellular Auotmata ，MQCA），是一種利用納磁體間偶極子場作用進行信息處理和傳遞的新興納電子器件，由Cowburn等首次提出。
基本介紹
- 中文名：三維磁邏輯器件
- 外文名：Three dimensional Magnetic Logic Device ，MLD
- 學科：電子科學
簡介,結構,舉例,
簡介
近來，微電子器件及其邏輯電路的可靠性和抗輻射性能受到了研究者廣泛的關注 ，這個特徵對於新興的納米級磁性邏輯器件也不例。
磁性邏輯器件（Magnetic Logic Device ，MLD） ，也可稱作磁性量子元胞自動機（Magnetic Quantum Cellular Auotmata ，MQCA），是一種利用納磁體間偶極子場作用進行信息處理和傳遞的新興納電子器件，由Cowburn等首次提出。和傳統CMOS 以及其它新興器件相比，MLD 除了具有極低功耗優點外，其最重要的優勢是具有天然非易失性和抗輻射功能，這些特徵使其在空天電子領域具有廣泛的套用前景。
雖然磁性邏輯器件相比CMOS 而言在實現相同的功能（例如擇多邏輯門）下占用更少的版圖面積，但是隨著片上集成密度的增加，納磁體尺寸會越來越小，而此時能否獲得可靠的電路轉換極為重要。
結構
MLD通常由長方體納磁體構成，這是因為拉長的長方形納磁體具有明顯的形狀各向異性，易於實現雙穩態（‘0’和‘1’）。然而，研究表明當MLD 電路中含有多於五個納磁體或一個以上的擇多邏輯門時，磁性邏輯器件極易受雜散磁場的影響而發生自發和無序翻轉。
這些雜散磁場或來源於非對稱的納磁體版圖結構，或來源於溫度波動引起的微小熱耦合場。目前常用的增加磁性邏輯器件穩定性的方法是採用二軸各向異性和多重磁晶各向異性納磁體以及慢變旋轉磁場時鐘。改變各向異性是一種很有效的解決方法，但其需要外延生長工藝進行納磁體製備，不利於實現多層磁邏輯結構；而慢變旋轉磁場時鐘則大大降低了電路的工作速度。因而磁性邏輯的可靠轉換迫切需要設計出簡潔和穩定的器件結構。
舉例
奇異形狀納磁體邏輯器件具有首選磁化特性，可以用它來設定互連線等磁邏輯電路的輸入，而不需要額外的偏置器件.筆者以5個納磁體構成的互連線為例，研究了角缺失型納磁體邏輯器件在這方面的套用，並將它與傳統的偏置納磁體(其平面大小為60 nmX 30nm)設定輸入方法進行了對比。仿真中選用坡莫合金納磁體，其平面尺寸為60nmX100nm，器件間距為40nm，角缺失幅度為13nm。對兩種互連線均套用一一水平向右的時鐘信號，其版圖示意圖以及套用時鐘後的邏輯信號傳遞模擬結果如下圖所示。
奇異形狀納磁體邏輯器從圖可見，兩種方法均正確設定了輸入為邏輯‘1’，且該邏輯得到了正確的右向傳遞.但圖(a)互連線電路結構占用的版圖面積為460nmX100nm，而圖(b)互連線電路結構占用的版圖面積為520nmX130 nm.通過對比可知，選用奇異形狀納磁體邏輯器件設定輸入時其版圖面積降低了約1/3，因而角缺失型納磁體邏輯器件表現出了更好的大規模集成優勢。
