專利名稱：非揮發(fā)cmos兼容邏輯電路與相關(guān)操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)案的實(shí)施例是關(guān)于進(jìn)行邏輯運(yùn)算的組件，特別是關(guān)于進(jìn)行使用鐵磁組件的邏輯運(yùn)算的電路及其操作與制造的相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
晶體管例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFETs)是大部分電子裝置的核心建構(gòu)塊。例如，可使用許多晶體管，實(shí)施邏輯柵極，例如NAND柵極、NOR柵極與類似物，進(jìn)行所需要的邏輯運(yùn)算。然而，習(xí)知晶體管為基礎(chǔ)的邏輯柵極是揮發(fā)性的，需要使用其它的內(nèi)存 組件或是需要連續(xù)供電的晶體管來維持邏輯運(yùn)算的輸出。發(fā)明概述本申請(qǐng)案提供設(shè)備用于邏輯電路。所述邏輯電路包含具有第一鐵磁層的第一鐵磁組件、具有第二鐵磁層的第二鐵磁組件，以及耦合至所述第一鐵磁組件的晶體管。第一晶體管用以使得電流流經(jīng)所述第一鐵磁組件。所述電流影響所述第一鐵磁層的磁化作用方向，而后影響所述第二鐵磁層的磁化作用方向。在另一實(shí)施例中，提供用于操作邏輯電路的方法，所述邏輯電路包含輸入鐵磁組件與輸出鐵磁組件。所述方法的開始是啟動(dòng)耦合至輸入鐵磁組件的輸入電極，使得輸入電流流經(jīng)所述輸入鐵磁組件。所述輸入電流影響輸入鐵磁組件的磁化作用方向，而后影響輸出鐵磁組件的磁化作用方向。啟動(dòng)耦合至所述輸出鐵磁組件的輸出晶體管來繼續(xù)所述方法，使得輸出電流流經(jīng)所述輸出鐵磁組件，其中所述輸出鐵磁組件的磁化作用方向，影響所述輸出電流的強(qiáng)度。接著，所述方法藉由響應(yīng)所述輸出電流，決定所述輸出鐵磁組件的磁化作用方向，以及基于所述輸出鐵磁組件的的磁化作用方向，決定所述邏輯電路的數(shù)字輸出值。在另一實(shí)施例中，本申請(qǐng)案提供制造邏輯電路的方法。所述方法的步驟包括形成具有第一鐵磁層的第一鐵磁組件，形成具有第二鐵磁層的第二鐵磁組件，以及形成耦合至所述第一鐵磁組件的晶體管。所述晶體管是用于使得電流流經(jīng)所述第一鐵磁組件。所述電流影響所述第一鐵磁層的磁化作用方向，其中所述第二鐵磁組件的配置與所述第一鐵磁組件有關(guān)，因而所述第一鐵磁層的磁化作用方向影響所述第二鐵磁層的磁化作用方向。此發(fā)明概述介紹簡(jiǎn)化的概念選擇，以下的詳細(xì)說明則是提供更詳細(xì)的描述。此發(fā)明概述并非用于確認(rèn)權(quán)利要求目標(biāo)物的關(guān)鍵特征或主要特征，也不是用于決定主張目標(biāo)物的范圍。


參閱詳細(xì)說明與權(quán)利要求以及附隨的圖式，可更加完整了解目標(biāo)物，圖式中相同的組件符號(hào)是指相同的組件。圖I是電子系統(tǒng)實(shí)施例的概示圖。圖2是用于圖I電子系統(tǒng)的控制程序?qū)嵤├牧鞒虉D。
圖3是根據(jù)一或多實(shí)施例，用于圖I電子系統(tǒng)與/或圖2的控制程序的邏輯電路實(shí)施例的概示圖。圖4描述表400，根據(jù)一或多實(shí)施例，說明對(duì)于圖3邏輯電路，數(shù)字輸入值的可能組合，以及對(duì)于輸入鐵磁組件自由層的對(duì)應(yīng)磁化作用方向與對(duì)于輸出鐵磁組件自由層的所得磁化作用方向。圖5是橫切面圖，說明用于圖I電子系統(tǒng)的邏輯電路結(jié)構(gòu)，以及實(shí)施例中用于制造所述邏輯電路結(jié)構(gòu)的相關(guān)方法。
具體實(shí)施例方式以下的詳細(xì)描述只是用于說明，而非用于限制申請(qǐng)目標(biāo)或申請(qǐng)案的實(shí)施例以及所述實(shí)施例的使用。如本申請(qǐng)案所述，“例如”一詞是指“ 作為范例、舉例或說明”。本申請(qǐng)案所述的任何實(shí)施不需要解釋為較佳的或是比其它實(shí)施更為有利的。再者，本申請(qǐng)案未結(jié)合前述技術(shù)領(lǐng)域、發(fā)明背景、發(fā)明概述或以下詳細(xì)說明中任何表達(dá)或暗示的理論。本申請(qǐng)描述的技術(shù)可用于進(jìn)行使用鐵磁組件的邏輯運(yùn)算。如以下詳細(xì)說明的描述內(nèi)容，一或多個(gè)輸入鐵磁組件的配置與鐵磁組件的輸出有關(guān)，輸入鐵磁組件的磁化作用狀態(tài)影響輸出鐵磁組件的磁化作用狀態(tài)。每一個(gè)輸入鐵磁組件耦合至晶體管，其操作使得輸入電流流經(jīng)個(gè)別的鐵磁組件，鐵磁狀態(tài)的鐵磁組件對(duì)應(yīng)于邏輯運(yùn)算的特定數(shù)據(jù)輸入值，其中輸出鐵磁組件的所得磁化作用狀態(tài)指示邏輯運(yùn)算的數(shù)字輸出值。耦合至輸出鐵磁組件的晶體管操作使得電流流經(jīng)輸出鐵磁組件，其中電流強(qiáng)度受到輸出鐵磁組件的磁化作用狀態(tài)影響，并且因而指示邏輯運(yùn)算的數(shù)字輸出值。鐵磁組件在無電能(或電流)存在下維持其磁化作用狀態(tài)，因而本申請(qǐng)所描述的鐵磁邏輯電路是非揮發(fā)的，且可維持邏輯運(yùn)算的數(shù)字輸出值而不消耗電能。圖I描述電子系統(tǒng)100的實(shí)施例，用于操作邏輯電路102，所述電子系統(tǒng)包含邏輯電路102、輸入電流配置104、感應(yīng)配置106以及控制模塊108。應(yīng)理解圖I是電子系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化表示，用于解釋目的與簡(jiǎn)化說明，以及實(shí)施例可包含其它裝置與組件，提供其它功能與特征，以及/或電子系統(tǒng)100可以是更大系統(tǒng)的一部分。因此，雖然圖I描述電路組件與/或終端的直接電連接，但是其它實(shí)施例仍可使用中間電路組件而有實(shí)質(zhì)相同的功能。在實(shí)施例中，邏輯電路102包含輸入鐵磁組件110、輸入晶體管112、輸出鐵磁組件114與輸出晶體管116。所述輸入鐵磁組件110包含由絕緣層124分隔的一對(duì)鐵磁層120、122，產(chǎn)生磁隧道連接。所述鐵磁層120、122較佳是鐵磁金屬材料層，例如鐵、鈷、鎳或類似物，以及取決于實(shí)施例，鐵磁層120、122可以是相同或不同形式的材料。應(yīng)注意雖然鐵磁層120、122可以是個(gè)別的鐵磁材料層，但是在應(yīng)用實(shí)施例中，每一個(gè)鐵磁層120、122可由不同鐵磁金屬材料的次層組成，對(duì)于特定應(yīng)用，優(yōu)化磁性質(zhì)與/或輸入鐵磁組件110的效能。輸入鐵磁組件110的第一鐵磁層120 (本申請(qǐng)案中稱也為固定層)相對(duì)比第二鐵磁層122厚，并且被磁化，因而第一鐵磁層120具有磁化作用126的永久(或固定的)方向，對(duì)準(zhǔn)輸入鐵磁組件110的縱軸128。所述絕緣層124是介電材料，例如氧化物材料(例如氧化鎂、氧化鋁或類似物)，位于鐵磁層120、122之間，其中所述絕緣層124是相對(duì)較薄(例如典型是約I至2納米厚度的范圍內(nèi))，使得電子(亦即電流)通過絕緣層124至鐵磁層120、122之間的隧道。在這方面，鐵磁層120、122之間的隧道電流流向影響或控制第二鐵磁層122(在本申請(qǐng)案中也稱為自由層)的磁化作用方向。同樣地，輸出鐵磁組件114包含由絕緣層134分隔的一對(duì)鐵磁層130、132，產(chǎn)生磁性隧道連接，如上所述。輸出鐵磁組件114的配置與輸入鐵磁組件110有關(guān)，因而輸出鐵磁組件114的自由層132的磁化作用方向受到輸入鐵磁組件110的自由層122的磁化作用方向的影響。在這方面，配置輸出鐵磁組件114與輸入鐵磁組件110，因而自由層122、132共平面，使得自由層122、132之間的磁性耦合最大化。在實(shí)施例中，鐵磁組件110、114的配置彼此相關(guān)，因而輸出鐵磁組件114的橫軸(例如通過輸出鐵磁組件114幾何中心的線與其縱軸138垂直)與輸入鐵磁組件110的橫軸(例如通過輸入鐵磁組件110幾何中心的線與其縱軸128垂直)在同一直在線。輸出鐵磁組件114自輸入鐵磁組件110被隔開,且位向與輸入鐵磁組件110有關(guān)，因而輸出鐵磁組件114的縱軸138實(shí)質(zhì)對(duì)準(zhǔn)與輸入鐵磁組件110的縱軸128平行。如以下更詳細(xì)的說明，由于自由層122、132之間的物理關(guān)系，輸出鐵磁組件114的自由層132的磁化作用方向與輸入鐵磁組件110的自由層122的磁化作用方向相反(或磁性反平行)，因而邏輯電路102進(jìn)行邏輯非運(yùn)算(logical NOT operation)(或邏輯倒轉(zhuǎn))。如上所述，輸入鐵磁組件110的固定層120被磁化，因而固定層120具有永久(或固定的)磁化作用126方向，對(duì)準(zhǔn)輸入鐵磁組件110的縱軸128，以及輸出鐵磁組件114的固定層130被磁化，因而固定層130具有永久(或固定的)磁化作用136方向，對(duì)準(zhǔn)輸出鐵磁組件114的縱軸138。在實(shí)施例中，對(duì)于邏輯非(或邏輯倒轉(zhuǎn))實(shí)施，輸出鐵磁組件114的固定層130的磁化作用方向136與輸入鐵磁組件110的固定層120的磁化作用方向126相同(例如磁性平行或相同)。在實(shí)施例中，輸出鐵磁組件114有效作為雙穩(wěn)定電阻轉(zhuǎn)換組件，可以與固定層130的磁化作用方向136有關(guān)的自由層132的磁化作用方向?yàn)榛A(chǔ)，顯示高阻抗?fàn)顟B(tài)或低阻抗?fàn)顟B(tài)。例如，當(dāng)自由層132的磁化作用方向是與固定層130的磁化作用方向136相反(例如與磁化作用方向136磁性反平行)時(shí)，輸出鐵磁組件114的阻抗大于當(dāng)自由層132的磁化作用方向與固定層130的磁化作用方向136相同(例如與磁化作用方向136磁性平行)時(shí)的輸出鐵磁組件114的阻抗。如以下說明所描述，在邏輯電路102的操作過程中，輸出鐵磁組件114的阻抗?fàn)顟B(tài)對(duì)應(yīng)于邏輯電路102的數(shù)字輸出值。例如，高阻抗磁化作用狀態(tài)可對(duì)應(yīng)于邏輯‘0’，以及低阻抗磁化作用狀態(tài)可對(duì)應(yīng)于邏輯‘1’，其中藉由提供適當(dāng)方向的輸入電流通過輸入鐵磁組件110，而改變輸出鐵磁組件114的阻抗?fàn)顟B(tài)，倒轉(zhuǎn)或改變自由層122的磁化作用方向，因而倒轉(zhuǎn)或改變與固定層130的磁化作用方向136有關(guān)的自由層132的磁化作用方向。在實(shí)施例中，輸入晶體管112耦合至輸入鐵磁組件110，以及輸入晶體管112與輸入鐵磁組件Iio在第一參考電壓節(jié)點(diǎn)118與第二參考電壓節(jié)點(diǎn)119之間電性串聯(lián)，因而電流串聯(lián)流經(jīng)輸入晶體管112與輸入鐵磁組件110。在圖I的實(shí)施例中，輸入鐵磁組件110的自由層122電連接至第一參考電壓節(jié)點(diǎn)118，輸入鐵磁組件110的固定層120電連接至輸入晶體管112的汲極/源極終端，以及輸入晶體管112的源極/汲極終端連接至邏輯電路102的輸入節(jié)點(diǎn)160。輸入節(jié)點(diǎn)160通過輸入電流配置104耦合至第二參考電壓節(jié)點(diǎn)119，所述輸入電流配置104的操作提供輸入電流以適當(dāng)?shù)姆较蛄髦?流自輸入節(jié)點(diǎn)160使輸入鐵磁組件110有磁化作用狀態(tài)對(duì)應(yīng)于邏輯電路102邏輯操作所要的輸入值。輸入晶體管112的柵極終端耦合至控制模塊108，其中控制模塊108操作輸入晶體管112與輸入電流配置104，提供適當(dāng)方向的輸入電流流經(jīng)輸入晶體管112，而后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的隧道電流流經(jīng)輸入鐵磁組件110，控制或影響自由層122的磁化作用方向，因而影響輸出鐵磁組件114的自由層132的磁化作用方向。在實(shí)施例中，第一參考電壓節(jié)點(diǎn)118用以接收電子系統(tǒng)100的正(或供應(yīng))參考電壓，以及第二參考電壓節(jié)點(diǎn)119用以接收電子系統(tǒng)100的負(fù)(或接地)參考電壓，其中所述輸入晶體管112是N型場(chǎng)效晶體管(例如NMOSFET)，具有汲極終端電連接至固定層120，以及其源極終端通過輸入電流配置104耦合至接地參考電壓節(jié)點(diǎn)119。雖然本申請(qǐng)案的目標(biāo)物可描述為N型(或N信道)裝置實(shí)施的晶體管112、116，但是目標(biāo)物并不限于N型裝置并且可用均等的方式實(shí)施，使用P型(或P信道)裝置用于晶體管112、116。在相似的方式中，輸出晶體管116耦合至輸出鐵磁組件114，以及輸出晶體管116與輸出鐵磁組件114在參考電壓節(jié)點(diǎn)118、119之間電性串聯(lián)，因而輸出電流串聯(lián)流經(jīng)輸出晶體管116與輸出鐵磁組件114。在圖I的實(shí)施例中，輸出鐵磁組件114的自由層132電連接至邏輯電路102的輸出節(jié)點(diǎn)140，輸出鐵磁組件114的固定層130電連接至輸出晶體管116的汲極/源極終端，以及輸出晶體管116的源極/汲極終端電連接至第二參考電壓節(jié)點(diǎn)119。在實(shí)施例中，輸出晶體管116是N型場(chǎng)效晶體管，其汲極終端電連接至固定層130，以及其源極終端電連接至接地參考電壓節(jié)點(diǎn)119。如下更詳細(xì)說明所描述，邏輯電路102的輸出節(jié)點(diǎn)140通過電阻組件142耦合至供應(yīng)參考電壓節(jié)點(diǎn)118，以及輸出晶體管116的終端耦合至控制模塊108，其中所述控制模塊108操作輸出晶體管116，使得輸出電流流經(jīng)輸出晶體管116、輸出鐵磁組件114與電阻組件142，辨識(shí)或決定邏輯電路102的輸出數(shù)字值。藉由接口于鐵磁組件110、114的晶體管112、116，邏輯電路102與其它CMOS電路及/或CMOS邏輯柵極兼容。此外，可用CMOS制造技術(shù)來制造邏輯電路102，更詳細(xì)的說明如下。在實(shí)施例中，輸入電流配置104包含第一電流源150用于提供第一方向的輸入電流，第二電流源152用于提供相反方向的輸入電流，以及切換組件154耦合在輸入電流源150、152與邏輯電路102的輸入節(jié)點(diǎn)160處的輸入晶體管112之間。在實(shí)施例中，每一個(gè)輸入電流源150、152用于提供與另一輸入電流源150、152的輸入電流強(qiáng)度實(shí)質(zhì)相同但方向相反的輸入電流。輸入電流源150、152提供的輸入電流強(qiáng)度被選擇大于倒轉(zhuǎn)自由層122磁化作用所需的最小隧道電流(或是切換門坎電流)。切換組件154可被開關(guān)或是在兩狀態(tài)之間切換，用來選擇性耦合輸入電流源150、152之一至輸入晶體管112與/或輸入節(jié)點(diǎn)160。如下更詳細(xì)說明所述，在實(shí)施例中，控制模塊108耦合至輸入電流配置104的切換組件154，并且操作切換組件154，提供適當(dāng)方向的輸入電流至邏輯電路102的輸入節(jié)點(diǎn)160，對(duì)應(yīng)于所要的數(shù)字輸入值，因而使得輸入鐵磁組件110的磁化作用狀態(tài)對(duì)應(yīng)于所要的數(shù)字輸入值。當(dāng)切換組件154是在第一狀態(tài)中時(shí)，第一電流源150在接地參考電壓節(jié)點(diǎn)119與輸入節(jié)點(diǎn)160之間電串聯(lián)，提供輸入電流方向從接地參考電壓節(jié)點(diǎn)119至供應(yīng)參考電壓節(jié)點(diǎn)118至輸入晶體管112的源極終端。在這方面，當(dāng)開啟或啟動(dòng)輸入晶體管112而切換組件154是在第一狀態(tài)時(shí)，來自輸入電流源150的輸入電流流經(jīng)輸入晶體管112，且造成隧道電流從固定層120流經(jīng)輸入鐵磁組件110至自由層122。當(dāng)隧道電流從固定層120流至自 由層122時(shí)，在固定層120中流動(dòng)的電子被固定層120的固定磁化作用方向126旋轉(zhuǎn)極化，并且施加旋轉(zhuǎn)力矩在自由層122中流動(dòng)的電子上，造成自由層122的磁化作用方向?qū)?zhǔn)固定層120磁化作用方向126的相同方向(或磁性平行)。相反地，當(dāng)切換組件154在第二狀態(tài)時(shí)，第二電流源152是在接地參考電壓節(jié)點(diǎn)119與輸入節(jié)點(diǎn)160之間電性串聯(lián)，提供輸入電流與輸入電流源150提供的電流方向相反，亦即輸入電流從輸入節(jié)點(diǎn)160至接地參考電壓節(jié)點(diǎn)119。當(dāng)輸入晶體管112被開啟或是啟動(dòng)而切換組件154是在第二狀態(tài)時(shí)，輸入電流從輸入電流源152流經(jīng)輸入晶體管112，方向是從供應(yīng)參考電壓節(jié)點(diǎn)118至接地參考電壓節(jié)點(diǎn)119，并且造成隧道電流從自由層122流經(jīng)輸入鐵磁組件110至固定層120。當(dāng)隧道電流從自由層122流至固定層120時(shí)，固定層120中的旋轉(zhuǎn)極化電子被反射返回至接口處的自由層122中，并且施加旋轉(zhuǎn)力矩在自由層122中流動(dòng)的電子上，造成自由層122的磁化作用方向?qū)?zhǔn)成為與固定層120磁化作用方向相反(或是磁性反平行)。 如上所述，輸出鐵磁組件114的有效阻抗受到自身磁化作用狀態(tài)(例如自由層132的磁化作用方向位向相對(duì)于固定層130的磁化作用方向136)的影響，其中感應(yīng)配置106耦合至輸出節(jié)點(diǎn)140，并且基于輸出鐵磁組件114的阻抗?fàn)顟B(tài)，決定或辨識(shí)邏輯電路102進(jìn)行邏輯運(yùn)算的數(shù)字輸出值。如下更詳細(xì)說明所描述，開啟或啟動(dòng)輸出晶體管116來辨識(shí)邏輯電路102的數(shù)字輸出值，使得電流流經(jīng)電阻組件142、輸出鐵磁組件114與輸出晶體管116，其中輸出節(jié)點(diǎn)140的電壓強(qiáng)度受到輸出鐵磁組件114的阻抗?fàn)顟B(tài)影響。在這方面，感應(yīng)配置106基于輸出節(jié)點(diǎn)140的電壓強(qiáng)度，辨識(shí)輸出鐵磁組件114的阻抗?fàn)顟B(tài)，因而決定自由層132的磁化作用方向以及辨識(shí)對(duì)應(yīng)于輸出鐵磁組件114的磁化作用狀態(tài)的數(shù)字值成為邏輯電路102的數(shù)字輸出值。例如，感應(yīng)配置106可包含比較器或是其它合適的比較電路用于比較輸出節(jié)點(diǎn)140處的電壓與所選擇的門坎電壓，因而當(dāng)輸出鐵磁組件114是在高阻抗磁化作用狀態(tài)時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)140處的電壓大于門坎電壓，當(dāng)輸出鐵磁組件114在低阻抗磁化作用狀態(tài)時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)140處的電壓小于門坎電壓。在實(shí)施例中，選擇電阻組件142的電阻，因而當(dāng)開啟輸出晶體管116時(shí)，流經(jīng)電阻組件142、輸出鐵磁組件114與輸入晶體管116的輸出電流強(qiáng)度不會(huì)達(dá)到或超過倒轉(zhuǎn)自由層132磁化作用所需要的最小電流，因而當(dāng)啟動(dòng)輸出晶體管116時(shí)，自由層132的磁化作用方向不會(huì)改變。在實(shí)施例中，控制模塊108通常代表硬件、處理邏輯、電路與/或電子系統(tǒng)100的其它組件，用于操作晶體管112、116以及輸入電流配置104的切換組件154，提供適當(dāng)?shù)臄?shù)字輸入值至邏輯電路102以及/或從數(shù)字電路102與/或感應(yīng)配置106得到數(shù)字輸出值，以及進(jìn)行與電子系統(tǒng)100操作相關(guān)的其它任務(wù)與/或功能，詳細(xì)描述如下。取決于實(shí)施例，控制模塊108可與一般目的處理器、微處理器、微控制器、內(nèi)容可尋址內(nèi)存、數(shù)字信號(hào)處理器、場(chǎng)編程?hào)艠O數(shù)組、任何合適的可編程邏輯設(shè)備、分離的柵極或晶體管邏輯、分離的硬件組件或其任何組合一起實(shí)施，用于進(jìn)行本申請(qǐng)案所描述的功能。在這方面，本申請(qǐng)案描述的任何方法步驟或運(yùn)算法與本申請(qǐng)案描述的實(shí)施例結(jié)合可直接實(shí)施在硬件、韌件、控制模塊108執(zhí)行的軟件模塊或是任何實(shí)施組合中。應(yīng)注意圖I簡(jiǎn)單表示包含單一邏輯電路102的電子系統(tǒng)100，作為解釋與簡(jiǎn)單描述，然而實(shí)際上，可互連許多邏輯電路實(shí)施所要的功能。在這方面的實(shí)施例中，電子系統(tǒng)的周邊組件(例如輸入電流配置104、感應(yīng)配置與/或控制模塊108)可被修飾且通過多邏輯電路而分享，減少附加費(fèi)用。參閱圖2，在實(shí)施例中，電子系統(tǒng)可用于進(jìn)行控制程序200與其它任務(wù)、功能與運(yùn)算，如下所述。可用軟件、硬件、韌件或其任何組合進(jìn)行不同任務(wù)。為達(dá)說明的目的，以下的描述可指上述圖I中的組件。實(shí)際上，可用所描述系統(tǒng)的不同組件，例如邏輯電路102、輸入電流配置104、感應(yīng)配置106、控制模塊108、輸入晶體管112、輸出晶體管116與/或切換組件154，進(jìn)行任務(wù)、功能與運(yùn)算。可包含任何數(shù)目的其它任務(wù)，以及可并入本申請(qǐng)案未描述的更廣泛程序或是有其它功能的程序。參閱圖2與圖I，使邏輯電路102的輸入節(jié)點(diǎn)160處的輸入電流方向?qū)?yīng)于所要的數(shù)字輸入值，初始化或開始控制程序200。例如，當(dāng)輸出鐵磁組件114的高阻抗磁化作用狀態(tài)對(duì)應(yīng)于邏輯‘0’，以及輸出鐵磁組件114的低阻抗磁化作用狀態(tài)對(duì)應(yīng)于邏輯‘I’時(shí)，來自第一輸入電流源150的輸入電流,方向從固定層120至自由層122,對(duì)應(yīng)于邏輯‘I’輸入值，以及來自第二輸入電流源152的輸入電流，方向從自由層122至固定層120，對(duì)應(yīng)于邏輯‘0’輸入值。在這方面，響應(yīng)辨識(shí)邏輯‘I’的數(shù)字輸入值，控制模塊108操作切換組件154，耦合第一輸入電流源150至輸入節(jié)點(diǎn)160，以及相反地，響應(yīng)辨識(shí)邏輯‘0’的數(shù)字輸入值，控制模塊108操作切換組件154，耦合第二輸入電流源152至輸入節(jié)點(diǎn)160。在實(shí)施例中，啟動(dòng)或開啟輸入晶體管，繼續(xù)控制程序200，使得所選擇的輸入電流流經(jīng)輸入鐵磁組件(任務(wù)204)。在這方面，操作切換組件154，耦合適當(dāng)?shù)牡诙斎腚娏髟?50,152至輸入節(jié)點(diǎn)160之后，控制模塊108施加或提供電壓至輸入晶體管112的柵極終端，開啟或啟動(dòng)輸入晶體管112，以及使得輸入電流從所選擇的輸入電流源150、152流經(jīng)輸入晶體管112與輸入鐵磁組件110。在實(shí)施例中，響應(yīng)輸入節(jié)點(diǎn)160處提供所選擇的輸入電流，控制模塊108提供電壓的時(shí)間大于或等于自由層122磁化作用方向穩(wěn)定至特定方向(例如與磁化作用方向126磁性平行或是磁性反平行)所需要的最少時(shí)間。在已經(jīng)開啟輸入晶體管112所需要的時(shí)間之后，控制模塊108移除輸入晶體管112的柵極終端的電壓(或是施加不同電壓至輸入晶體管112的柵極終端)，關(guān)閉或停止輸入晶體管112，防止電流流經(jīng)輸入晶體管112。如上所述，當(dāng)指示來自第一輸入電流源150的邏輯‘I’輸入值的輸入電流被提供至輸入節(jié)點(diǎn)160時(shí)，輸入電流從固定層120流經(jīng)輸入鐵磁組件110至自由層122，因而造成自由層122的磁化作用方向?qū)?zhǔn)磁性平行(或等于)固定層120的磁化作用方向126，造成輸入鐵磁組件110在低阻抗磁化作用狀態(tài)。由于自由層122、132之間的物理關(guān)系，當(dāng)輸入鐵磁組件110在低阻抗磁化作用狀態(tài)以及自由層122的磁化作用方向與磁化作用方向126相同時(shí)，輸入鐵磁組件110的自由層122的邊緣磁場(chǎng)與輸出鐵磁組件114的自由層132交互作用，造成自由層132的磁化作用方向?qū)?zhǔn)相反方向，亦即與磁化作用方向126、136相反(或磁性反平行)的方向，造成輸出鐵磁組件114被切換至高阻抗磁化作用狀態(tài)(或邏輯‘0’)。相反地，當(dāng)指示來自第二輸入電流源152的邏輯‘0’輸入值的輸入電流被提供至輸入節(jié)點(diǎn)160時(shí)，輸入電流從自由層122流經(jīng)輸入鐵磁組件110至固定層120，因而造成自由層122的磁化作用方向磁性反平行對(duì)準(zhǔn)固定層120的磁化作用方向126，造成輸入鐵磁組件110在高阻抗磁化作用狀態(tài)。當(dāng)輸入鐵磁組件110在高阻抗磁化作用狀態(tài)以及自由層122的磁化作用方向與磁化作用方向126相反時(shí)，自由層122的邊緣磁場(chǎng)與自由層132交互作用，造成自由層132的磁化作用方向?qū)?zhǔn)與自由層122的磁化作用方向相反，亦即與磁化作用方向126、136相同(或磁性平行)，造成輸出鐵磁組件114被切換至低阻抗磁化作用狀態(tài)(或邏輯‘I’)。 在實(shí)施例中，操作輸入晶體管使得輸入鐵磁組件有所要的數(shù)字輸入值之后，啟動(dòng)或開啟輸出晶體管，繼續(xù)控制程序200，使得輸出電流流經(jīng)輸出鐵磁組件，并且從邏輯電路(任務(wù)206、208)得到數(shù)字輸出值。在這方面，為了得到邏輯電路102進(jìn)行的邏輯運(yùn)算結(jié)果，在輸入晶體管112已經(jīng)被關(guān)閉或停止之后的任何時(shí)間，控制模塊108施加或提供電壓至輸出晶體管116的柵極終端，開啟或啟動(dòng)輸出晶體管116，使得電流通過電阻組件142與輸出鐵磁組件114流經(jīng)參考電壓節(jié)點(diǎn)118、119之間。在輸出節(jié)點(diǎn)140處的電壓改變是響應(yīng)流經(jīng)參考電壓節(jié)點(diǎn)118、119之間的電流，其中輸出節(jié)點(diǎn)140的電壓強(qiáng)度受到輸出鐵磁組件114的有效阻抗影響，由自由層132的磁化作用方向指示。如上所述，改應(yīng)配置106耦合至輸出節(jié)點(diǎn)140，以及基于輸出節(jié)點(diǎn)140的電壓，決定或辨識(shí)磁化作用狀態(tài)(或自由層132的磁化作用方向)，因而辨識(shí)邏輯電路102的數(shù)字輸出值。在這方面，當(dāng)輸出節(jié)點(diǎn)140的電壓大于門坎值時(shí)，感應(yīng)配置106辨識(shí)或決定輸出鐵磁組件114是在高阻抗磁化作用狀態(tài)，因而辨識(shí)邏輯‘0’成為邏輯電路102的數(shù)字輸出值?；蛘?，當(dāng)輸出節(jié)點(diǎn)140的電壓小于門坎值時(shí)，感應(yīng)配置106辨識(shí)或決定輸出鐵磁組件114是在低阻抗磁化作用狀態(tài)，因而辨識(shí)邏輯‘I’成為邏輯電路102的數(shù)字輸出值。在啟動(dòng)輸出晶體管116之后，控制模塊108從感應(yīng)配置106得到邏輯電路102的數(shù)字輸出值，而后停止或關(guān)閉輸出晶體管116，防止電流流經(jīng)參考電壓節(jié)點(diǎn)118、119之間的輸出晶體管。圖3描述邏輯電路300的實(shí)施例，進(jìn)行多數(shù)函數(shù)邏輯運(yùn)算(majority functionlogical operation)。邏輯電路300的實(shí)施例包含多個(gè)輸入鐵磁組件302、304、306、輸出鐵磁組件308、多個(gè)輸入晶體管312、314、316，以及輸出晶體管318。圖3的組件類似于上述圖I描述的對(duì)應(yīng)組件，這些共同組件的描述在圖3中不再贅述。圖3簡(jiǎn)單說明與解釋多數(shù)函數(shù)邏輯電路300，實(shí)際的實(shí)施例可包含其它裝置與組件，提供其它的功能與特征，以及/或邏輯電路300可以是更大電子系統(tǒng)的一部分。因此，雖然圖3說明電路組件與/或終端之間的直接電連接，但是其它實(shí)施例可使用中間電路組件與/或組件，而在實(shí)質(zhì)類似方式中具有功能。在這方面，雖然圖3的邏輯電路300基于三個(gè)輸入用于進(jìn)行多數(shù)函數(shù)，但是目標(biāo)物并不受限于任何特定數(shù)目的輸入，邏輯電路300可被修飾，用于基于任何數(shù)目的輸入，進(jìn)行多數(shù)函數(shù)。在實(shí)施例中，配置鐵磁組件302、304、306、308，因而它們的自由層322、332、342、352共平面，將輸入鐵磁組件302、304、306的自由層322、332、342與輸出鐵磁組件308的自由層352之間的磁耦合最大化。在這方面，輸出鐵磁組件308的自由層352的磁化作用方向受到輸入鐵磁組件302、304、306的自由層322、332、342磁化作用方向影響，因而輸出鐵磁組件308的自由層352的磁化作用方向反映出提供至邏輯電路300的多數(shù)數(shù)字輸入值，如下詳細(xì)說明所述。輸出鐵磁組件308位于一對(duì)輸入鐵磁組件304、306之間，其中鐵磁組件304、306、308彼此分隔且配置，因而輸入鐵磁組件304、306的縱軸與輸出鐵磁組件308的縱軸共直線。其它輸入鐵磁組件302與輸出鐵磁組件308分隔與配置，因而輸入鐵磁組件302的縱軸實(shí)質(zhì)平行于輸出鐵磁組件308的縱軸，以及輸出鐵磁組件302的橫軸與輸出鐵磁組件308的橫軸共直線，如描述圖I的鐵磁組件110、114的類似方式。在實(shí)施例中，輸入鐵磁組件302被磁化，因而固定層320具有磁化作用326的永久方向?qū)?zhǔn)其縱軸，方向與剩余的鐵磁組件304、306、308的磁化作用方向336、346、356相反(或反平行)。在實(shí)施例中，每一個(gè)輸入鐵磁組件302、304、306通過個(gè)別的輸入晶體管312、314、316耦合至對(duì)應(yīng)的輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366，方式類似于上述圖I描述的內(nèi)容。在這方面，第一組件302的固定層320連接至第一輸入晶體管312的汲極(或源極)終端，以及第一輸、入晶體管312的源極(或汲極終端)連接至第一輸入節(jié)點(diǎn)362，第二鐵磁組件304的固定層330連接至第二輸入晶體管314的汲極(或源極)終端，以及第二輸入晶體管314的源極(汲極終端)連接至第二輸入節(jié)點(diǎn)364，以及第三鐵磁源件306的固定層340連接至第三輸入晶體管316的汲極(或源極)終端，以及第三輸入晶體管316的源極(或汲極終端)連接至第三輸入節(jié)點(diǎn)366。每一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366耦合至個(gè)別的輸入電流配置，其中操作個(gè)別的輸入電流配置，在個(gè)別輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366提供輸入電流，電流以適當(dāng)方向流動(dòng)，相對(duì)于個(gè)別輸入鐵磁組件302、304、306的鐵磁層，使得個(gè)別輸入鐵磁組件302、304、306反映出對(duì)應(yīng)于邏輯電路300的個(gè)別數(shù)字輸入值的磁化作用狀態(tài)。如同上述圖1-2所述的方式，輸出鐵磁組件308有效作為雙穩(wěn)定電阻切換組件，可基于提供至輸入鐵磁組件302、304、306的多數(shù)數(shù)字輸入值，顯示高阻抗磁化作用狀態(tài)或低阻抗磁化作用狀態(tài)。例如，當(dāng)輸入晶體管312被開啟時(shí)，提供至第一輸入節(jié)點(diǎn)362的邏輯‘I’數(shù)字輸入值(例如電流從固定層320流至自由層322)造成自由層322的磁化作用方向 與固定層320的磁化作用方向326相同。自由層322的邊緣磁場(chǎng)與輸出鐵磁組件308的自由層352相互作用，造成自由層352的磁化作用方向傾向于以相反方向流動(dòng)，亦即與磁化作用方向356相同方向(或磁性平行)，以及與磁化作用方向326相反(或反平行)。同時(shí)，當(dāng)?shù)诙斎刖w管314被開啟時(shí)，提供至第二輸入節(jié)點(diǎn)364 (例如從固定層330流至自由層332的電流)的邏輯‘I’數(shù)字輸入值造成自由層322的磁化作用方向與固定層330的磁化作用方向336相同。自由層332的邊緣磁場(chǎng)與輸出鐵磁組件308的自由層352交互作用，造成自由層352的磁化作用方向傾向于同方向流動(dòng),亦即與磁化作用方向336、356相同方向(或磁性平行)以及與磁化作用方向326相反(或磁性反平行)。相對(duì)地，提供給第二輸入節(jié)點(diǎn)364的邏輯‘0’數(shù)字輸入值(例如從自由層332流至固定層330的電流)造成自由層332的磁化作用方向與磁化作用方向335相反(或磁性反平行)，而后造成自由層352的磁化作用方向傾向與磁化作用方向336、356相反方向(或磁性反平行)流動(dòng)。在這方式中，當(dāng)輸入鐵磁組件302、304具有相同的磁化作用狀態(tài)時(shí)(例如當(dāng)提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、364的數(shù)字輸入值相同時(shí))，自由層332的邊緣電場(chǎng)強(qiáng)化自由層322的邊緣電場(chǎng)，以及當(dāng)輸入鐵磁組件302、304具有相反的磁化作用狀態(tài)時(shí)(例如當(dāng)提供給輸入節(jié)點(diǎn)362、364的數(shù)字輸入值不同時(shí))，自由層332的邊緣電場(chǎng)與自由層322的邊緣電場(chǎng)對(duì)立。同樣地，當(dāng)提供至第三輸入節(jié)點(diǎn)366的數(shù)字輸入值與提供至第一輸入節(jié)點(diǎn)362與/或第二輸入節(jié)點(diǎn)364的數(shù)字輸入值相同時(shí)，第三鐵磁組件306的自由層342的邊緣電場(chǎng)強(qiáng)化第一組件302的自由層322與/或第二鐵磁組件304的自由層332的邊緣電場(chǎng)，以及當(dāng)提供給第三輸入節(jié)點(diǎn)366的數(shù)字輸入值不同于提供給第一輸入節(jié)點(diǎn)362與/或第二輸入節(jié)點(diǎn)364的數(shù)字輸入值時(shí)，自由層342的邊緣電場(chǎng)與自由層322及/或自由層332的邊緣電場(chǎng)對(duì)立。因此，藉由輸入鐵磁組件302、304、306的物理配置及其個(gè)別的固定層磁化作用方向326、336、346，當(dāng)提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、363、366的多數(shù)數(shù)字輸入值對(duì)應(yīng)為邏輯‘I’時(shí)，自由層352的磁化作用方向傾向與輸出鐵磁組件308的固定層350的磁化作用方向356相同方向(或磁性平行)流動(dòng)。當(dāng)自由層352的磁化作用方向與固定層350的磁化作用方向相同時(shí)，輸出鐵磁組件308是在低阻抗磁化作用狀態(tài)，因而指示為邏輯‘I’反映出提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366的多數(shù)數(shù)字輸入值是邏輯‘I’。相對(duì)地，當(dāng)提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366的多數(shù)數(shù)字輸入值對(duì)應(yīng)為邏輯‘0’時(shí)，自由層352的磁化作用方向傾向與磁化作用方向356相反方向(或磁性反平行)流動(dòng)。當(dāng)自由層352的磁化作用方向與固定層350的磁化作用方向相反時(shí)，輸出鐵磁組件308是在高阻抗磁化作用狀態(tài)，因而指示為邏輯‘0’，反映出提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366的多數(shù)數(shù)字輸入值是邏輯‘O’。圖4說明表400，說明輸入鐵磁組件自由層322、332、342的磁化作用方向，以及對(duì)于提供至邏輯電路300的數(shù)字輸入值的可能組合，得到的輸入鐵磁組件308的自由層352的磁化作用方向。如輸入組合A所述，當(dāng)邏輯‘0’數(shù)字輸入值提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366時(shí)，自由層322的磁化作用方向與固定層350的磁化作用方向356相同(或磁性平行)，以及自由層332、342的磁化作用方向與固定層350的磁化作用方向356相反(或磁性反平行)。自由層322、332、342的邊緣磁場(chǎng)與輸出鐵磁組件308的自由層352交互作用，造成自由層352的磁化作用方向與固定層350的磁化作用方向356相反(或磁性反平行)，得到的輸出鐵磁組件308是在高阻抗磁化作用狀態(tài)，因而指示為邏輯‘0’，反映出提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366的多數(shù)數(shù)字輸入值是邏輯‘0’。如輸入組合B至D所述，當(dāng)提供邏輯‘0’數(shù)字輸入值至輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366的其中兩個(gè)時(shí)，自由層322、332、342的磁化作用方向與輸 出鐵磁組件308的自由層352交互作用，造成自由層352的磁化作用方向與固定層350的磁化作用方向356相反(或磁性反平行)，因而指示提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366的多數(shù)數(shù)字輸入值是邏輯‘O’。如輸入組合E至H所述，一旦提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366的多數(shù)數(shù)字輸入值對(duì)應(yīng)為邏輯‘I’，自由層322、332、342的磁化作用方向與輸出鐵磁組件308的自由層352交互作用，造成自由層352的磁化作用方向?qū)?zhǔn)固定層350的磁化作用方向356相同方向(或磁性平行)，所得的輸出鐵磁組件308是在低阻抗磁化作用狀態(tài)，因而指示為邏輯‘I’，反映出提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366的多數(shù)數(shù)字輸入值是邏輯‘I’。在這方面，自由層352的磁化作用方向與/或輸出鐵磁組件308的阻抗?fàn)顟B(tài)對(duì)應(yīng)于提供至輸入節(jié)點(diǎn)362、364,366的多數(shù)數(shù)字輸入值。參閱圖1-3，如上所述，圖3的邏輯電路300可與類似圖I中控制模塊108的控制模塊以及/或類似圖2的控制程序200的控制程序使用，而操作邏輯電路300。在這方面，控制模塊可操作耦合至輸入節(jié)點(diǎn)362、364、366的輸入電流配置，提供適當(dāng)方向的輸入電流，對(duì)應(yīng)于所要的數(shù)字輸入值，以及提供電壓至輸入晶體管312、314、316的柵極終端，啟動(dòng)輸入晶體管312、314、316，使得輸入電流產(chǎn)生隧道電流流經(jīng)輸入鐵磁組件302、304、306，造成輸入鐵磁組件302、304、306的鐵磁作用狀態(tài)對(duì)應(yīng)于數(shù)字輸入值。而后控制模塊可提供電壓至輸出晶體管318的柵極終端，啟動(dòng)輸出晶體管318，以及使得電流流經(jīng)輸出鐵磁組件308。如上所述，可使用感應(yīng)配置，基于通過輸出鐵磁組件308的電壓，決定輸出鐵磁組件308的磁化作用狀態(tài)，響應(yīng)流經(jīng)輸出鐵磁組件308的電流，因而辨識(shí)邏輯電路300進(jìn)行的多數(shù)函數(shù)邏輯運(yùn)算的數(shù)字輸出值。參閱圖5，以及參閱圖I與圖3，本申請(qǐng)案描述的邏輯電路102、300的制造可以是在進(jìn)行一或多線背端(BEOL)制程步驟形成輸入/輸出鐵磁組件重迭輸入/輸出晶體管之前，進(jìn)行一或多線前端(FEOL)制程步驟，在半導(dǎo)體基板上形成輸入/輸出晶體管。在這方面，可使用現(xiàn)存的半導(dǎo)體制造技術(shù)與計(jì)算器執(zhí)行的設(shè)計(jì)工具，實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)描述的目標(biāo)物實(shí)際實(shí)施例，產(chǎn)生制造設(shè)備，例如鑄造廠或半導(dǎo)體制造工廠(或fab)使用的屏蔽的布局設(shè)計(jì)，實(shí)際制造上述裝置、設(shè)備與系統(tǒng)。實(shí)際上，當(dāng)由計(jì)算器、處理器執(zhí)行時(shí)，可用任何適合的非短暫計(jì)算器可讀取媒介儲(chǔ)存、編碼或收錄布局設(shè)計(jì)檔案，成為計(jì)算器可執(zhí)行的指令或儲(chǔ)存于其上的數(shù)據(jù)，便于上述設(shè)備、系統(tǒng)、裝置與/或電路的制造。例如，參閱圖5，可進(jìn)行已知的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)FEOL制程步驟，在半導(dǎo)體基板506上形成輸入晶體管結(jié)構(gòu)502 (例如輸入晶體管112)與輸出晶體管結(jié)構(gòu)504 (例如輸出晶體管116)。在形成晶體管結(jié)構(gòu)502、504之后，繼續(xù)制造邏輯電路結(jié)構(gòu)500，形成介電材料508層(例如層間介電層)重迭晶體管結(jié)構(gòu)502、504，以及形成在層間介電層508內(nèi)適當(dāng)位置，形成傳導(dǎo)材料510，提供電連接(例如通孔)至晶體管結(jié)構(gòu)502、504的汲極與源極終端區(qū)域。在實(shí)施例中，繼續(xù)制造邏輯電路結(jié)構(gòu)500，形成傳導(dǎo)材料512重迭層間介電層508。在這方面，傳導(dǎo)材料512重迭且接觸通孔510，因而傳導(dǎo)材料512電連接至晶體管結(jié)構(gòu)502,504的終端區(qū)域，對(duì)應(yīng)于要被連接至鐵磁組件520、522的晶體管結(jié)構(gòu)502、504的終端區(qū)域(例如鐵磁組件110、114)，而后形成重迭傳導(dǎo)材料512。例如，傳導(dǎo)材料層可一致位于重迭在層間介電層508，以及部分的傳導(dǎo)金屬材料層可被移除，而傳導(dǎo)材料512重迭連接至晶 體管502、504的適當(dāng)終端區(qū)域的通孔510則保持完整。例如，傳導(dǎo)金屬材料512的第一部分重迭通孔510，提供電連接至輸入晶體管結(jié)構(gòu)502的汲極區(qū)域509(例如輸入晶體管112的汲極終端)，以及傳導(dǎo)金屬材料512的第二部分重迭通孔510，提供電連接至輸出晶體管結(jié)構(gòu)504的汲極區(qū)域511 (例如輸出晶體管116的汲極終端)?？稍O(shè)計(jì)傳導(dǎo)材料512的剩余部分513、515，使得后續(xù)形成的鐵磁組件520、522分隔距離小于最小的孔對(duì)孔間隔，而使得鐵磁組件520、522仍形成重迭且電連接至它們相連的晶體管結(jié)構(gòu)502、504，避免增加邏輯電路結(jié)構(gòu)500的面積腳印。例如，如圖5所述，鐵磁組件520、522之間的距離小于相鄰?fù)?10之間的距離，所述通孔提供終端區(qū)域509、511與鐵磁組件520、522之間的電連接。在形成傳導(dǎo)材料512之后，繼續(xù)制造制程，形成第一鐵磁金屬材料514層迭在邏輯電路結(jié)構(gòu)500。例如，鐵磁金屬材料514，例如鐵、鈷、鎳或類似物，可一致位于重迭傳到材料512。第一鐵磁金屬材料514作為鐵磁組件520、522的固定層(例如鐵磁組件110、114的固定層120、130)。在形成第一鐵磁金屬材料層514之后，繼續(xù)制造鐵磁組件520、522，形成介電材料層516重迭第一鐵磁材料514,以及形成第二鐵磁金屬材料層518重迭介電材料516。在這方面，介電材料516作為鐵磁組件520、522的絕緣層(例如絕緣層124、134)，以及第二鐵磁金屬材料518作為自由層(例如自由層122、132)。一致沉積氧化物材料，例如氧化鎂，形成介電材料516,重迭第一鐵磁金屬材料514,以及一致沉積另一鐵磁金屬材料形成第二鐵磁金屬材料518,重迭氧化物材料層516。如上所述,第二鐵磁金屬材料518較佳是比第一鐵磁金屬材料514薄，以及選擇介電材料516的厚度，因而隧道電流可在鐵磁金屬材料514、518之間流動(dòng)。在形成第二鐵磁金屬材料518之后，進(jìn)行習(xí)知的光蝕刻步驟，完成鐵磁組件520、522的制造，形成蝕刻屏蔽重迭第二鐵磁金屬材料518，定義鐵磁組件520、522，以及蝕刻鐵磁金屬材料層514、518與介電材料516直到達(dá)到層間介電層508與/或傳導(dǎo)材料513,使用蝕刻屏蔽，形成鐵磁組件520、522(例如鐵磁組件110、114)，彼此配置方式如圖I所述。在這方面，輸入鐵磁組件520的第二鐵磁金屬材料518 (例如輸入鐵磁組件110的自由層122)的磁化作用方向影響輸出鐵磁組件522的第二鐵磁金屬材料518 (例如輸出鐵磁組件114的自由層132)的磁化作用方向。如上所述,鐵磁組件520、522 (例如第一鐵磁材料514)的固定層通過通孔510與傳導(dǎo)材料512電連接至晶體管結(jié)構(gòu)502、504的適當(dāng)終端區(qū)域509、511，因而流經(jīng)輸入晶體管結(jié)構(gòu)502的電流產(chǎn)生隧道電流，影響輸入鐵磁組件520的第二鐵磁材料518的磁化作用方向(影響輸出鐵磁組件522的第二鐵磁材料518的磁化作用方向)，以及流經(jīng)輸出晶體管結(jié)構(gòu)504的電流強(qiáng)度受到輸出鐵磁組件522的第二鐵磁材料518的磁化作用方向影響。在蝕刻鐵磁金屬材料層來形成鐵磁組件520、522之后，一致沉積介電材料，填充鐵磁組件520、522之間的間隔，以及防止鐵磁組件520、522之間不想要的電連接與/或物理連接，以及可使用已知的制程步驟，完成邏輯電路102、300、500與/或電子系統(tǒng)100剩余組件的制造，在本申請(qǐng)案中不再描述。簡(jiǎn)短總結(jié)， 本申請(qǐng)案的邏輯電路的一優(yōu)點(diǎn)是非揮發(fā)性，亦即即使沒有施加電力在邏輯電路，輸出鐵磁組件也能維持邏輯電路進(jìn)行邏輯運(yùn)算的數(shù)字輸出值，因?yàn)檩敵鲨F磁組件的自由層可維持其磁化作用方向而不需要電力。因此，由于本申請(qǐng)案的邏輯電路不需要固定的電力(或電流)，邏輯電路可用于達(dá)到減少電力(或電流)消耗(例如排除維持?jǐn)?shù)據(jù)的預(yù)備電力之需要)，因而改善成本與/或功效。此外，整合邏輯函數(shù)與非揮發(fā)性數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，對(duì)于一些應(yīng)用可達(dá)到更快的系統(tǒng)速度，因?yàn)橄惹坝?jì)算的數(shù)據(jù)可被維持與重復(fù)使用，而不是必須重復(fù)擷取與計(jì)算需要的數(shù)據(jù)。同時(shí)，邏輯電路可與現(xiàn)存的CMOS裝置兼容，以及邏輯電路的制造可與現(xiàn)存的CMOS制造程序整合。在此方式中，可在CMOS架構(gòu)中實(shí)施非揮發(fā)性邏輯柵極，以及通過邏輯與內(nèi)存函數(shù)的最佳整合，達(dá)到降低功率消耗與較快的系統(tǒng)速度。此夕卜，如上所述，輸入/輸出鐵磁組件的面積腳印可小于輸入/輸出晶體管的面積腳印，因而可實(shí)施邏輯電路，而沒有CMOS邏輯電路相關(guān)的面積損失。在這方面，可使用整合制程程序改善裝置密度(或信息密度)，在輸入/輸出晶體管的面積腳印內(nèi)，制造非揮發(fā)性邏輯電路的鐵磁組件。為求簡(jiǎn)短，鐵磁、鐵隧道接合、CMOS晶體管制造程序以及目標(biāo)物的其它功能方面相關(guān)的習(xí)知技術(shù)可不在本申請(qǐng)案中詳細(xì)描述。再者，在不同圖式中顯示的連接線是用于表示舉例不同組件之間功能關(guān)系與/或物理耦合，應(yīng)注意實(shí)際實(shí)施例中可有許多其它功能關(guān)系或物理連接。因此，雖然圖式可苗是組件的一范例配置，但是在實(shí)施例中可有其它的中間組件、裝置、特征或組件。如本申請(qǐng)案所述，“節(jié)點(diǎn)”是指任何內(nèi)部或外部參考點(diǎn)、連接點(diǎn)、接合、信號(hào)線、傳導(dǎo)組件或類似物，存在所給的信號(hào)、邏輯程度、電壓、數(shù)據(jù)圖案、電流或量。此外，本申請(qǐng)案也可使用一些技術(shù)，僅作為參考，而非用于限制，以及“第一”、“第二”與指代結(jié)構(gòu)的其它數(shù)字并不是暗示順序，除非說明書中清楚指示。前述說明也是指組件或節(jié)點(diǎn)或特征“連接”或“耦合”在一起。在本申請(qǐng)案中，除非特別聲明，“連接”是指一組件直接接合至(或直接連接)另一組件，且非需機(jī)械性。同樣地，除非特別聲明，“耦合”是指一組件直接或間接接合至(或直接或間接連接)另一組件，且非需機(jī)械性。雖然前述說明中已經(jīng)呈現(xiàn)至少一實(shí)施例，但是仍存在許多變異。本申請(qǐng)案描述的實(shí)施例并不是用于在任何方面限制本申請(qǐng)案權(quán)利要求的范圍、應(yīng)用或結(jié)構(gòu)。前述詳細(xì)說明提供熟知此技藝的人士方便實(shí)施描述的實(shí)施例。組件的功能與配置可有許多變化，而不會(huì)脫離權(quán)利要求定義的范圍，包含已知的均等物以及在申請(qǐng)此專利申請(qǐng)案時(shí)可預(yù)見的均等物。
權(quán)利要求
1.一種邏輯電路，包括 第一鐵磁組件，具有第一鐵磁層； 第二鐵磁組件，具有第二鐵磁層；以及 第一晶體管耦合至所述第一鐵磁組件，其中所述第一晶體管用于使得第一電流流經(jīng)所述第一鐵磁組件，所述第一電流影響所述第一鐵磁層的磁化作用方向，所述第一鐵磁層的所述磁化作用方向影響所述第二鐵磁層的磁化作用方向。
2.如權(quán)利要求I所述的邏輯電路，更包括第二晶體管耦合至所述第二鐵磁組件，其中所述第二晶體管用于使得第二電流流經(jīng)所述第二鐵磁組件。
3.如權(quán)利要求2所述的邏輯電路，其中所述第二電流的強(qiáng)度受到所述第二鐵磁層的所述磁化作用方向影響。
4.如權(quán)利要求I所述的邏輯電路，其中 所述第一鐵磁組件包括 第一固定層，具有第一固定磁化作用方向；以及 第一絕緣層，位在所述第一固定層與所述第一鐵磁層之間；以及 所述第二鐵磁組件包括 第二固定層，具有第二固定磁化作用方向；以及 第二絕緣層，位在所述第二固定層與所述第二鐵磁層之間。
5.如權(quán)利要求4所述的邏輯電路，其中 所述第一固定磁化作用方向?qū)?zhǔn)所述第一鐵磁組件的縱軸； 所述第二固定磁化作用方向?qū)?zhǔn)所述第二鐵磁組件的縱軸；以及 所述第一鐵磁組件的所述縱軸與所述第二鐵磁組件的所述縱軸實(shí)質(zhì)平行。
6.如權(quán)利要求5所述的邏輯電路，其中當(dāng)所述第一電流的方向造成所述第一電流從所述第一鐵磁層流至所述第一固定層 所述第一鐵磁層的所述磁化作用方向與所述第一固定磁化作用方向相反；以及所述第二鐵磁層的所述磁化作用方向等于所述第二固定磁化作用方向，響應(yīng)所述第一鐵磁層的所述磁化作用方向與所述第一固定磁化作用方向相反。
7.如權(quán)利要求5所述的邏輯電路，其中當(dāng)所述第一電流的方向造成所述第一電流從所述第一固定層流至所述第一鐵磁層 所述第一鐵磁層的所述磁化作用方向等于所述第一固定磁化作用方向；以及所述第二鐵磁層的所述磁化作用方向與所述第二固定磁化作用方向相反，響應(yīng)所述第一鐵磁層的所述磁化作用方向等于所述第一固定磁化作用方向。
8.如權(quán)利要求4所述的邏輯電路，其中 所述第一鐵磁層的所述磁化作用方向與所述第一固定磁化作用方向相反，響應(yīng)所述第一電流從所述第一鐵磁層流至所述第一固定層；以及 所述第一鐵磁層的所述磁化作用方向等于所述第一固定磁化作用方向，響應(yīng)所述第一電流從所述第一固定層流至所述第一鐵磁層。
9.如權(quán)利要求8所述的邏輯電路，更包括第二晶體管，耦合至所述第二鐵磁組件，所述第二晶體管使得第二電流流經(jīng)所述第二鐵磁組件，其中所述第二電流的強(qiáng)度受到所述第二鐵磁層的所述磁化作用方向影響。
10.如權(quán)利要求I所述的邏輯電路，更包括 第三鐵磁組件，具有第三鐵磁層；以及 第二晶體管，耦合至所述第三鐵磁組件，其中 所述第二晶體管使得第二電流流經(jīng)所述第三鐵磁組件，所述第二電流影響所述第三鐵磁層的磁化作用方向；以及 所述第二鐵磁層的所述磁化作用方向受到所述第一鐵磁層與所述第三鐵磁層的所述磁化作用方向影響。
11.如權(quán)利要求10所述的邏輯電路，更包括 第四鐵磁組件，具有第四鐵磁層；以及 第三晶體管，耦合至所述第四鐵磁組件，其中 所述第一電流指示第一數(shù)字輸入值； 所述第二電流指示第二數(shù)字輸入值； 所述第三晶體管使得第三電流流經(jīng)所述第四鐵磁組件，所述第三電流指示第三數(shù)字輸入值并且影響所述第四鐵磁層的磁化作用方向；以及 所述第二鐵磁層的所述磁化作用方向指示多數(shù)所述第一數(shù)字輸入值、所述第二數(shù)字輸入值以及所述第三數(shù)字輸入值。
12.如權(quán)利要求I所述的邏輯電路，更包括感應(yīng)配置，用于基于所述第二鐵磁層的所述磁化作用方向，辨識(shí)數(shù)字輸出值。
13.一種用于操作邏輯電路的方法，所述邏輯電路包含輸入鐵磁組件以及具有磁化作用方向的輸出鐵磁組件，所述磁化作用方向受到所述輸入鐵磁組件的磁化作用方向影響，所述方法包括 啟動(dòng)耦合至所述輸入鐵磁組件的輸入晶體管，使得輸入電流流經(jīng)所述輸入鐵磁組件，所述輸入電流影響所述輸入鐵磁組件的所述磁化作用方向； 啟動(dòng)耦合至所述輸出鐵磁組件的輸出晶體管，使得輸出電流流經(jīng)所述輸出鐵磁組件，其中所述輸出電流的強(qiáng)度受到所述輸出鐵磁組件的所述磁化作用方向影響；以及決定所述輸出鐵磁組件的所述磁化作用方向，響應(yīng)所述輸出電流；以及基于所述輸出鐵磁組件的所述磁化作用方向，決定所述邏輯電路的數(shù)字輸出值。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，更包括操作耦合至所述輸入晶體管的輸入電流配置，提供方向?qū)?yīng)于數(shù)字輸入值的所述輸入電流。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，所述輸入鐵磁組件包含第一固定層與第一自由層，以及所述輸出鐵磁組件包含第二固定層與第二自由層，所述第二自由層的磁化作用方向受到所述第一自由層的磁化作用方向影響，其中操作所述輸入電流配置包括 操作所述輸入電流配置，提供所述輸入電流從所述第一自由層流至所述第一固定層，響應(yīng)所述數(shù)字輸入值對(duì)應(yīng)于第一數(shù)字值，所述輸入電流從所述第一自由層流至所述第一固定層，造成所述第一自由層的所述磁化作用方向與所述第一固定層的磁化作用方向相反；以及 操作所述輸入電流配置，提供所述輸入電流從所述第一固定層流至所述第一自由層，響應(yīng)所述數(shù)字輸入值對(duì)應(yīng)于第二數(shù)字值，從所述第一固定層流至所述第一自由層的所述輸入電流造成所述第一自由層的所述磁化作用方向等于所述第一固定層的磁化作用方向。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中決定所述磁化作用方向包括 通過所述輸出鐵磁組件，得到電壓，響應(yīng)所述輸出電流；以及 基于通過所述輸出鐵磁組件的所述電壓，決定所述磁化作用方向。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中基于通過所述輸出鐵磁組件的所述電壓，決定所述磁化作用方向包括 當(dāng)通過所述輸出鐵磁組件的所述電壓大于門坎電壓時(shí)，辨識(shí)第一數(shù)字值成為所述數(shù)字輸出值；以及 當(dāng)通過所述輸出鐵磁組件的所述電壓小于所述門坎電壓時(shí)，辨識(shí)第二數(shù)字值成為所述數(shù)字輸出值。
18.一種用于制造邏輯電路的方法，所述方法包括 形成具有第一鐵磁層的第一鐵磁組件； 形成具有第二鐵磁層的第二鐵磁組件，其中所述第二鐵磁組件配置與所述第一鐵磁組件有關(guān)，因而所述第一鐵磁層的磁化作用方向影響所述第二鐵磁層的磁化作用方向； 形成耦合至所述第一鐵磁組件的第一晶體管，其中所述第一晶體管使得第一電流流經(jīng)所述第一鐵磁組件，所述第一電流影響所述第一鐵磁層的所述磁化作用方向；以及 形成耦合至所述第二鐵磁組件的第二晶體管，其中所述第二晶體管使得第二電流流經(jīng)所述第二鐵磁組件。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中形成所述第一鐵磁組件包括形成所述第一鐵磁組件重迭所述第一晶體管。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，更包括 形成介電材料層重迭所述第一晶體管；以及 在所述介電材料層中形成通孔，所述通孔重迭所述第一晶體管的終端區(qū)域，其中形成所述第一鐵磁組件包括 形成第三鐵磁層重迭所述介電材料層，所述第三鐵磁層電連接至所述通孔； 形成絕緣層重迭所述第三鐵磁層；以及 形成所述第一鐵磁層重迭所述絕緣層，其中所述第一電流在所述第三鐵磁層與所述第一鐵磁層之間流動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非揮發(fā)CMOS兼容邏輯電路與相關(guān)操作方法。本申請(qǐng)案提供用于包含鐵磁組件的邏輯電路的設(shè)備與相關(guān)制造及操作方法。邏輯電路的范例包含具有第一鐵磁層的第一鐵磁組件，具有第二鐵磁層的第二鐵磁組件，以及耦合至所述第一鐵磁組件的晶體管。所述第一晶體管使得電流流經(jīng)所述第一鐵磁組件。所述電流影響所述第一鐵磁層的所述磁化作用方向，而后影響所述第二鐵磁層的所述磁化作用方向。
文檔編號(hào)H03K19/18GK102629868SQ20121002499
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月7日
發(fā)明者Z·克里沃卡皮齊, 陳安 申請(qǐng)人:格羅方德半導(dǎo)體公司