MRAM alternatívna energetická strava pre pamäť; Inteligentné súčasti Polovodiče; SmarterWorld
Prototyp nového pamäťového čipu pozostáva z tenkej vrstvy oxidu chrómu na ukladanie, na ktorú je na čítanie nanesená ultratenká platinová vrstva.
Prchavé pracovné spomienky potrebujú veľa energie, aby si udržali svoj obsah. Alternatíva - MRAM - ukladá údaje magneticky, ale pri prvom zápise údajov vyžaduje veľké prúdy. Vedci z Helmholtzovho centra Drážďany-Rossdorf to momentálne menia.
Dnešné skladovacie nádrže „sú nestále, takže ich stav sa musí neustále obnovovať,“ hovorí Tobias Kosub, prvý autor štúdie a postdoktor na Helmholtz-Zentrm Dresden-Rossendorf (HZDR). „A to spotrebuje veľa energie.“ Okrem súvisiaceho vývoja tepla, ktoré zvyšuje potrebu chladenia v dátových centrách, má spotreba aj nepríjemný vplyv na účet prevádzkovateľa za elektrinu.
MRAM ukladajú dáta magneticky, ale spočiatku vyžadujú veľmi veľké prúdy, čo tiež znižuje spoľahlivosť. „Ak dôjde k poruchám v procese písania alebo čítania, hrozí ich príliš rýchle opotrebenie a zlomenie,“ hovorí Kosub.
Takzvané magnetoelektrické antiferromagnety sú aktivované elektrickým napätím a javia sa ako veľmi nádejné alternatívy MRAM. Ale: „Tieto materiály sa nedajú ľahko ovládať“,
hovorí vedúci skupiny ZDR Dr. Denys Makarov. „Je ťažké zapísať na ne údaje a znova ich načítať.“ Predpokladá sa, že čítanie magnetoelektrických antiferromagnetov - so stratou výhod - je možné iba nepriamo prostredníctvom feromagnetov. Čisto antiferomagnetická magnetoelektrická pamäť (AF-MERAM) by nemala nevýhody.
Prvým príkladom tohto nového žánru je prototyp AF-MERAM, ktorý vedci z Drážďan vyvinuli spolu s výskumníkmi z Bazileja. Medzi dvoma elektródami tenkými nanometrami sa stlačí tenká vrstva oxidu chrómu. Po pripojení napätia oxid chrómu „preklopí“ do iného magnetického stavu, bit sa zapíše. Stačí len pár voltov. „V porovnaní s inými konceptmi sa nám podarilo znížiť napätie o faktor 50,“ hovorí Kosub. „Toto nám umožňuje trochu písať bez toho, aby komponent spotreboval veľa energie a zahrial sa.
Vedci uspeli v komplexnom odpočte nanesením tenkovrstvovej vrstvy platiny na oxid chrómu a použitím anomálneho Hallovho efektu, pomocou ktorého je stále možné prečítať veľmi malý signál prekrytý rušivými signálmi. „Dokázali sme vyvinúť metódu, ktorá potláča búrky rušivých signálov a umožňuje prístup k užitočnému signálu,“ vysvetľuje Makarov. „To bol skutočný prielom.“
„Doteraz materiál pracoval pri izbovej teplote, ale iba v malom okne,“ vysvetľuje Kosub. „Špeciálnou zmenou oxidu chrómu chceme túto oblasť významne rozšíriť.“ Na tom pracujú naši kolegovia zo Švajčiarskeho inštitútu pre nanovedy a katedry fyziky na univerzite v Bazileji. Vyvinuli jeden
nová metóda, pomocou ktorej je možné po prvýkrát mapovať magnetické vlastnosti oxidu chrómu na nanomere. V ďalšom kroku sú teraz polia zostavené z niekoľkých prvkov, aby bolo možné dosiahnuť praktickú veľkosť pamäte.
„Takéto pamäťové čipy je možné v zásade vyrobiť pomocou obvyklých postupov výrobcu počítača,“ hovorí Makarov. „V neposlednom rade z tohto dôvodu prejavuje priemysel veľký záujem o tieto komponenty.“