Dieta energetică pentru memoria de lucru Depozitare temporară datorită stratului de platină; Hardware încorporat;
Prototipul noului cip de memorie constă dintr-un strat subțire de oxid de crom pentru depozitare, pe care se aplică un strat ultra-subțire de platină pentru citire.
Un computer nu poate funcționa fără memoria principală. Cipurile electrice de memorie, care sunt comune astăzi, au însă o necesitate mare de energie. Cercetătorii din Dresda și Basel au pus acum bazele unui nou concept pentru cipurile de memorie: au pus memoria principală pe o dietă energetică.
Cipurile de memorie pur electrice utilizate în prezent sunt memorii volatile. Trebuie să își reînnoiască în mod constant starea, care, potrivit lui Tobias Kosub, primul autor al studiului și post-doctorat la Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), necesită multă energie. Centrele de date, printre altele, vor simți consecințele. Pe măsură ce performanța crește, crește și facturile de energie electrică, iar jetoanele se încălzesc din ce în ce mai mult datorită necesităților lor de energie. Centrelor de date le este greu să disipeze căldura. Pentru a contracara problema, unii operatori de cloud merg chiar atât de departe încât să își configureze fermele de calculatoare în regiuni reci.
Dar există o alternativă la cipurile de memorie electrică: MRAM-urile (Magnetoresistive Random Access Memory) stochează datele dvs. magnetic și, prin urmare, nu trebuie să fie reîmprospătate în mod constant. Cu toate acestea, sunt necesari curenți relativ mari pentru a scrie datele în memorie. Cu toate acestea, curenții mari reduc la minimum fiabilitatea. "Dacă există defecțiuni în procesul de scriere sau citire, acestea amenință să se uzeze prea repede și să se rupă", explică Kosub, explicând un alt risc al MRAM-urilor.
Tensiunea electrică în loc de electricitate
Lumea profesională lucrează la alternative MRAM de mult timp. O clasă de materiale numite antiferoomagnetici magnetoelectrici pare a fi deosebit de promițătoare. În loc de electricitate, acestea sunt activate de tensiunea electrică. Potrivit Dr. Denys Makarov, liderul grupului HZDR, nu poate controla cu ușurință materialele. „Este dificil să scrii date pe ele și să le citești din nou”, explică Makarov. Până în prezent s-a presupus că antiferomagnetii magnetoelectrici pot fi citiți doar indirect prin feromagnet, ceea ce neagă multe dintre avantaje. Deci scopul este de a crea o memorie magnetoelectrică pur anti-feromagnetică (AF-MERAM).
Este exact ceea ce au realizat acum echipele de cercetare din Dresda și Basel. Au dezvoltat un prototip AF-MERAM bazat pe un strat subțire de napolitură de oxid de crom. Este montat între doi electrozi subțiri nanometri. Dacă se aplică o tensiune pe strat, oxidul de crom este „răsturnat” într-o stare magnetică diferită - bitul este scris. O tensiune de câțiva volți este suficientă. „Comparativ cu alte concepte, am reușit să reducem tensiunea cu un factor de 50”, explică Kosub. „Acest lucru ne permite să scriem un pic fără ca componenta să consume multă energie și să se încălzească.” O provocare specială a fost aceea de a putea citi bitul scris.
Pentru a face acest lucru, fizicienii au aplicat un strat fin de nanometru de platină la oxidul de crom. Platina permite citirea printr-un fenomen electric special - efectul Hall anormal. Semnalul real este foarte mic și este suprapus de semnale de interferență. Cu toate acestea, cercetătorii au reușit să dezvolte o metodă care suprimă furtunile semnalelor de interferență și permite accesul la semnalul util.
„Până în prezent, materialul a funcționat la temperatura camerei, dar numai într-o fereastră mică”, explică Kosub. Dar gama va fi extinsă semnificativ prin schimbarea specifică a oxidului de crom. Colegii de la Institutul Elvețian de Nanostiință și Departamentul de Fizică de la Universitatea din Basel aduc o contribuție importantă la acest lucru. Ați dezvoltat o nouă metodă cu ajutorul căreia proprietățile magnetice ale oxidului de crom pot fi mapate pentru prima dată pe nanoscală. Experții doresc, de asemenea, să integreze mai multe elemente de stocare pe un singur cip. Până în prezent, a fost implementat doar un singur element cu care poate fi salvat un singur bit. Următorul pas - și unul important într-o posibilă aplicație - este construirea unui tablou din mai multe elemente. „În principiu, astfel de cipuri de memorie ar putea fi fabricate folosind procesele obișnuite ale producătorului de calculatoare”, spune Makarov. Prin urmare, procesul prezintă un mare interes pentru industrie.