MRAM альтернативна енергетична дієта для пам’яті; Розумні компоненти Напівпровідники; SmarterWorld
Прототип нового чіпа пам'яті складається з тонкого шару оксиду хрому для зберігання, на якому для зчитування нанесений надтонкий шар платини.
Енергійні робочі спогади потребують багато енергії, щоб зберегти їх вміст. Альтернатива - MRAM - зберігає дані магнітно, але вимагає великих струмів, коли дані спочатку записуються. В даний час дослідники Центру Гельмгольца Дрезден-Росдорф змінюють це.
Сучасні резервуари для зберігання "нестабільні, тому їх стан потрібно постійно оновлювати", говорить Тобіас Косуб, перший автор дослідження та доктор медицини в Helmholtz-Zentrm Dresden-Rossendorf (HZDR). «І це споживає багато енергії». На додаток до пов'язаного з цим розвитку тепла, що збільшує потребу в охолодженні в центрах обробки даних, споживання також неприємно впливає на рахунок оператора за електроенергію.
MRAM зберігають дані магнітно, але спочатку вимагають дуже великих струмів, що також знижує надійність. "Якщо у процесі письма чи читання виникають несправності, вони загрожують занадто швидким зносом і поломкою", - говорить Косуб.
Так звані магнітоелектричні антиферромагнетики активуються електричною напругою і представляються дуже перспективними як альтернатива MRAM. Але: "Цими матеріалами неможливо легко керувати",
каже керівник групи ZDR доктор Денис Макаров. «На них важко записати дані і прочитати їх знову». До цього часу вважається, що зчитування магнітоелектричних антиферромагнетиків можливо лише побічно через феромагнетики, втрачаючи при цьому переваги. Суто антиферромагнітна магнітоелектрична пам'ять (AF-MERAM) не мала б недоліків.
Першим прикладом цього нового жанру є прототип AF-MERAM, який дослідники з Дрездена розробили спільно з дослідниками Базеля. Тонкий пластинчастий шар оксиду хрому пресується між двома тонкими нанометровими електродами. Коли подається напруга, оксид хрому перевертається в інший магнітний стан, записується трохи. Досить лише кількох вольт. "Порівняно з іншими концепціями, нам вдалося зменшити напругу в 50 разів", - говорить Косуб. «Це дозволяє нам писати трохи, не витрачаючи компонент багато енергії та не нагріваючись.
Дослідники досягли успіху в комплексному зчитуванні, застосувавши тонкий нанометровий шар платини до оксиду хрому та використовуючи аномальний ефект Холла, за допомогою якого дуже малий сигнал, накладений на перешкодні сигнали, все ще може бути зчитаний. "Нам вдалося розробити метод, який придушує грози перешкоджаючих сигналів і дозволяє отримувати доступ до корисного сигналу", - пояснює Макаров. "Це був справжній прорив".
"Поки що матеріал працював при кімнатній температурі, але лише у невеликому вікні", - пояснює Косуб. «Спеціально змінивши оксид хрому, ми хочемо значно розширити територію». Над цим працюють наші колеги з Швейцарського інституту нанонаук та фізичного факультету Базельського університету. Вони розробили один
новий метод, за допомогою якого магнітні властивості оксиду хрому вперше можна нанести на наномасштаб. На наступному кроці масиви тепер будуються з декількох елементів, щоб можна було досягти практичних обсягів пам'яті.
"В принципі, такі мікросхеми пам'яті можуть бути виготовлені за звичайними процесами виробників комп'ютерів", - говорить Макаров. "Не в останню чергу завдяки цьому галузь проявляє великий інтерес до таких компонентів".