摘要：赛道存储器(racetrack memory,RM)作为一种新型的非易失存储器件,对于未来存储结构设计具备很高的竞争力.RM通过将多个位信息存储在一个条带状的磁材料纳米线上,从而达到很高的存储密度.同时,又能够提供很快的读/写访问速度.为了能够访问RM条带上不同位置的位信息,需要引入一种特有的"移动"操作.然而,研究人员观察到移动操作需要较高驱动电流并产生大量热量,从而引起性能和稳定性的下降,甚至由于温度过高引起存储单元的损坏.现在仍缺乏一个关于RM移动的热力模型来估算运行中的温度.更重要的是,RM急需一个体系结构级的管理策略来避免温度过高带来的稳定性问题.针对这些问题,首先提出了一个热力模型来研究RM使用时温度与设计参数的关系.同时,为了提高RM的稳定性,一种基于"配额制度"的移动操作管理策略被讨论,以保证单位时间内的移动强度被限定在特定阈值下.实验结果表明,该方法能够以3.5%的性能代价将温度升高控制在20℃之内.

摘要：传感器作为物联网技术的基石,在人们的生产生活中发挥着重大作用.其中,基于隧穿磁阻效应(tunneling magnetoresistance,TMR)的磁传感器具有灵敏度高、尺寸小、功耗低等优点,在导航定位、生物医学、电流检测和无损检测等领域具有极大的应用前景.本综述以TMR传感器技术路线的发展为核心,囊括了从基本传感单元到三维空间磁场检测,再到实际应用的多个研究重点.首先,介绍了TMR传感器发展历程并阐明其基本工作原理,讨论了提高单个传感单元磁隧道结输出线性度的方法.接下来,详细介绍了传感器的重要电路结构—惠斯通电桥,以及制备TMR全桥结构的多种工艺方法.进一步,从三维空间磁场检测这一市场需求入手,深入讨论了基于TMR传感器的三维传感结构的设计和制备方法.同时,以传感器灵敏度和噪声水平这两大基本性能为切入点,列举了TMR传感器性能的优化方案.最后,本文对TMR传感器的应用展开了详细介绍,以自旋麦克风,生物传感器两个新兴应用为例,对TMR传感器未来在物联网中的发展和应用进行了展望.

摘要：图计算广泛应用于社交网络分析、推荐系统等诸多关键领域,然而,传统的大规模图计算系统面临冯诺依曼架构下访存带来的性能瓶颈。新型存内计算架构成为加速大规模图计算非常有前景的方案,尤其是非易失自旋磁存储器(MRAM)具备超高耐擦写性和超快写入等优点,可使图计算的存内实现更为高效。实现这种潜力的关键挑战之一是如何优化存内计算架构下的图算法设计。该文的前期工作表明,三角形计数算法和图连通分量计算算法可以通过按位运算实现,从而高效地部署在自旋存内处理核中加速。该文探索了更多图算法的优化实现,例如单源最短路径、K-core、链路预测,并提出了面向新型存内计算架构的图算法优化设计模型。该研究对于突破冯诺依曼架构下大规模图计算的内存访问瓶颈具有关键意义。

摘要：当前,由于自旋电子学器件的工作频率越来越高,磁性材料中超快自旋动力学的研究已经成为凝聚态物理领域的一大研究热点。同时,飞秒脉冲激光泵浦磁性材料导致的超快自旋动力学现象蕴含丰富的物理内涵,涉及到电子、声子和自旋在非平衡态下的量子多体相互作用等基本问题,从而开辟了磁学研究的一个新方向——飞秒磁学。基于此,系统综述了飞秒脉冲激光诱导超快自旋动力学的发展历程、实验装置、理论和实验研究的重要进展以及磁光领域的重要应用——全光学磁矩翻转效应。通过系统综述相关研究结果,发现要想更准确、更深入地研究超快自旋动力学的微观机制,还需要建立超越唯象的研究模型,发展更直接的描述方法,从而寻找具有高热稳定性、高自旋极化率、低功耗和高速存储等优点的新材料,以期设计出具有超低能耗、超快响应的新型自旋电子学器件。

摘要：基于自旋转移矩的磁性随机存储器(Spin Transfer Torque-Based Magnetoresistive RAM,STT-MRAM)具有非易失性、可无限擦写和快速写入等优点而有望成为下一代低功耗通用存储器.尤其是近年来STT-MRAM商用芯片的成功问世进一步推动了该器件的研究与应用.本文首先阐述了MRAM的基本原理与发展历程,着重介绍了写入技术的演变以及磁各向异性的改善.然后总结了近期在3个领域的研究成果:(1)学术界开展了大量研究以探讨制备工艺和器件结构等因素对界面垂直磁各向异性的影响;(2)CoFeB-MgO双界面结构被提出,该结构在不增大写入电流的前提下增强了磁隧道结的热稳定性势垒;(3)新兴的自旋轨道矩写入方式引起了广泛的关注,该技术有望解决传统自旋转移矩所面临的速度瓶颈和势垒击穿风险.最后,本文扼要地介绍了STT-MRAM在芯片设计领域的最新进展.

摘要：新型非易失磁性随机存储器(magnetic random access memory,MRAM)具有读写速度快、数据保持时间长、功耗低等优点,引起了研究人员的广泛关注。其优异的抗辐照能力被人们深入挖掘,有望进一步应用于航天等领域。本文回顾了MRAM的产业化发展历程、技术变革及应用情况,列举了近年成熟的MRAM产品,对不同的代际MRAM的优缺点进行了剖析;对MRAM核心存储单元——磁隧道结(magnetic tunnel junction,MTJ)和外围基于互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)的读写电路的辐射效应分别进行了探讨;总结了近年来MRAM抗辐照加固设计方面的最新成果;对抗辐照MRAM在航空航天领域甚至核能领域的发展前景进行了展望。

摘要：领军人才匮乏是我国集成电路领域人才培养亟待解决的难题,也是制约着我国集成电路产业进一步向高端发展的关键因素。领军人才培养需要兼顾深度与广度、理论与实践。北京航空航天大学集成电路科学与工程学院对此进行了探索与实践,制定了具有"厚情怀、强基础、全体系、重实践、大外围"鲜明特色的人才培养方案,设计了数理基础、微纳器件、数字电路和模拟电路4个课程模块,提出了"三个一"的培养目标,采用"一对一"导师制,利用集成电路学科方向课程构建本研一体化培养。经过3年的培养过程,该人才培养方案受到了学生的认可,取得了理想的效果。

摘要："微电子器件实验"是微电子科学与工程专业学生的核心专业课,对提高理论知识的运用能力和创新意识至关重要。以"微电子器件实验"课程为例,通过探索实验实践环节中培养开放创新能力的方法,提出了3个方面的课程建设方案:在实验教学中采用通用实验仪表和设备,掌握通用测量方法,为后续科研实验或产品研发奠定基础;学生自主设计测试电路并选择元器件,随后自行搭建电路并进行测试分析,培养学生开放创新能力;学生自主编写程序并控制实验仪表进行自动化测量,培养学生的自主创新及实践能力。

摘要：面向集成电路国家重大战略需求,需要将科研优势转化为育人优势,通过探究科研训练和科研环境在集成电路专业人才培养过程中的作用,探索基于科教融合的微电子科学与工程专业创新人才培养模式。北京航空航天大学集成电路科学与工程学院对此进行了探索和实践,通过将参观展示与专业思政相结合,激发学生走进科研实验室的兴趣;借助教学实验环节,完成理论知识的验证和初步运用,提高学生动手实践能力;进一步通过本科毕业设计、实验室开放课题等科研课题相关的科研训练,引导学生主动探索,强化学生的工程实践能力和原始创新能力。