기존의 트랜지스터 기반의 논리 연산자를 비휘발성 소자인 MTJ(Magnetic Tunneling Junction)로 대체하는 자기논리(magneto-logic) 회로는 그동안 기억 소자 분야에만 국한되어온 MTJ를 스핀전자공학 분야의 새로운 응용으로 논리 회로까지 확장하여 적용 가능하게 한다. 자기논리 회로는 회로 면적 면에서 우수하고 전원이 꺼져도 정보를 유지할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 불(Boolean) 연산을 수행함에 있어서 유연성을 보여, 단순히 입력을 바꾸는 것만으로도 한 MTJ 소자로 모든 논리 연산자를 구현 가능하게 한다. 이로써 물리적으로 완성된 회로 내에서, 재구성 가능한 자기논리 회로를 설계할 수 있다. 본 논문에서는 종래의 다층 입력 구조의 MTJ에 비해, 공정이 간단하고, 보다 유연한 함수 구현 능력을 갖는 단층 입력 구조의 새로운 MTJ 소자를 제안하며, 그 예로, 4비트 그레이 카운터를 설계하여 그 동작을 이전 논문에서 제안된 바 있는 macro-model을 보완 적용하여 검증하였다.
It opens a new horizon on spintronics for the potential application of MTJ as a universal logic element, to employ the magneto-logic in substitution for the transistor-based logic device. The magneto-logic based on the MTJ element shows many potential advantages, such as high density, and nonvolatility. Moreover, the MTJ element has programmability and can therefore realize the full logic functions just by changing the input signals. This magneto-logic using MTJ elements can embody the reconfigurable circuit to overcome the rigid architecture. The established magneto-logic element has been designed and fabricated on a triple-layer MTJ. We present a novel magneto-logic structure that consists of a single layer MTJ and a current driver, which requires less processing steps with enhanced functional flexibility and uniformity. A 4-bit gray counter is designed to verify the magneto-logic functionality of the proposed single-layer MTJ and the simulation results are presented with the HSPICE macro-model of MTJ that we have developed.
