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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的车规级STT-MRAM灵敏放大器设计与小信号读取电路
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的车规级STT-MRAM灵敏放大器设计与小信号读取电路优化
摘要
STT-MRAM的读取操作需要检测MTJ单元在平行态和反平行态之间的微小电阻差异（TMR比率通常为150-200%），对灵敏放大器的精度和速度提出了极高要求。在车规温度范围内（-40℃至150℃），MTJ的电阻值随温度变化可达±20%，进一步增加了读取的难度。本文针对车载存算一体芯片的STT-MRAM读取需求，设计了一种高精度灵敏放大器电路——包括电压型灵敏放大器架构、参考电流生成电路和失调校准方案，在8ns读取时间内实现了10^-12的误码率，为车载存算一体芯片的STT-MRAM读取提供了高可靠性的电路方案。
一、STT-MRAM读取的挑战
1.1 小信号检测
STT-MRAM在TMR比率为200%时，平行态和反平行态的电阻差约为2倍。在读取电流为20μA时，电压差仅为20-40mV，需要灵敏放大器能够分辨微伏级的电压差。
1.2 温度影响
在-40℃至150℃的温度范围内，MTJ的电阻值变化可达±20%，TMR比率从室温的200%降至150℃的150%。灵敏放大器需要在宽温度范围内保持稳定的放大倍数和参考电压。
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