Енергийна диета за памет

Прототипът на новия чип с памет се състои от тънък слой хромов оксид за съхранение, върху който е нанесен ултратънък платинен слой за четене.

Летливите работни спомени се нуждаят от много енергия, за да запазят съдържанието си. Алтернативата - MRAM - съхраняват данните магнитно, но изискват големи токове, когато данните първоначално се записват. Понастоящем изследователите от Helmholtz Center Dresden-Rossdorf променят това.

Днешните резервоари за съхранение "са нестабилни, така че състоянието им трябва непрекъснато да се обновява", казва Тобиас Косуб, първият автор на проучването и докторант в Helmholtz-Zentrm Dresden-Rossendorf (HZDR). „И това консумира много енергия.“ В допълнение към свързаното развитие на топлина, което увеличава нуждата от охлаждане в центровете за данни, консумацията има и неприятен ефект върху сметката за електроенергия на оператора.

MRAM съхраняват данните магнетично, но първоначално изискват много големи токове, което също намалява надеждността. „Ако има неизправности в процеса на писане или четене, те заплашват да се износят твърде бързо и да се счупят“, казва Косуб.

Така наречените магнитоелектрически антиферомагнетици се активират от електрическо напрежение и изглеждат много обещаващи като MRAM алтернатива. Но: „Тези материали не могат да се контролират лесно“,

казва ръководителят на групата ZDR д-р. Денис Макаров. „Трудно е да се напишат данни върху тях и да се прочетат отново.“ Досега се смята, че отчитането на магнитоелектрическите антиферомагнетици е възможно само косвено чрез феромагнетици, със загуба на предимства. Чисто антиферомагнитната магнитоелектрическа памет (AF-MERAM) няма да има недостатъците.

Първият пример за този нов жанр е прототипът AF-MERAM, който базираните в Дрезден изследователи разработиха заедно с изследователи от Базел. Тънък слой от хром оксид се притиска между два нанометрови електроди. Когато се приложи напрежение, хром оксидът се „преобръща“ в различно магнитно състояние, се записва малко. Достатъчни са само няколко волта. „В сравнение с други концепции успяхме да намалим напрежението с коефициент 50“, казва Косуб. „Това ни позволява да пишем малко, без компонентът да консумира много енергия и да се нагрява.

Изследователите са успели в сложното отчитане, като са приложили тънък на нанометър слой платина към хромовия оксид и са използвали аномалния ефект на Хол, с помощта на който много малкият сигнал, покрит от смущаващи сигнали, все още може да бъде разчетен. „Успяхме да разработим метод, който потиска гръмотевичните бури на смущаващите сигнали и позволява достъп до полезния сигнал“, обяснява Макаров. "Това беше истинският пробив."

„Досега материалът е работил при стайна температура, но само в малък прозорец“, обяснява Косуб. „Чрез специална промяна на хромовия оксид искаме значително да разширим района.“ Това е, върху което работят нашите колеги от Швейцарския институт по нанонауки и Физическия факултет на Университета в Базел. Те разработиха един

нов метод, с който магнитните свойства на хромовия оксид могат да бъдат нанесени за първи път върху наномащаба. В следващата стъпка масивите вече са конструирани от няколко елемента, така че да могат да се постигнат възможни размери на паметта.

„По принцип такива чипове с памет могат да бъдат произведени с помощта на обичайните процеси на производителите на компютри“, казва Макаров. "Не на последно място поради това, индустрията проявява голям интерес към такива компоненти."