Uusia muistiratkaisuja spineillä ja pyörteillä

(29.5.2023) Stanfordin yliopiston Shan Wang ja hänen kollegansa löysivät äskettäin materiaalin, joka voisi tuoda uudenlaisen muistin lähemmäksi kaupallistamista. Se voisi myös mahdollistaa nopeamman käsittelyn ja mahdollistaa tekoälykoulutuksen tapahtuvan yksittäisillä laitteilla etäpalvelimien sijaan.

Työssään tutkijat osoittivat, että ohuella kerroksella mangaanipalladium kolmea, oli tarvittavat ominaisuudet helpottaakseen työmuistirakennetta, joka tallentaa dataa elektronien spinin suuntiin.

Tämä SOT-MRAM tallennusmenetelmä pystyy tallentamaan dataa nopeammin ja tehokkaammin kuin nykyiset menetelmät, jotka tallentavat dataa sähkövarauksella ja vaativat jatkuvaa tehonsyöttöä datan ylläpitämiseksi.

SOT-MRAM:issa yhden materiaalin (SOT-kerroksen) läpi kulkeva virta muodostaa tietyt spinsuunnat. Näiden elektronien liike yhdistettynä niiden spinsuuntiin luo momentin, joka voi vaihtaa viereisen magneettisen materiaalin elektronien spinin suuntia ja niihin liittyviä magneettisia dipolimomentteja.

Oikeilla materiaaleilla magneettisen informaation tallentaminen on yhtä helppoa kuin sähkövirran suunnan vaihtaminen SOT-kerroksessa.

Tutkijat havaitsivat, että mangaanipalladium kolme pystyy synnyttämään spinejä missä tahansa suunnassa ja ilman ulkoista magneettikenttää.

"Meillä on sama syöttövirta kuin muilla tavanomaisilla materiaaleilla, mutta meillä on nyt kolme erilaista spinin suuntaa", sanoo Mahendra DC, joka johti työn tutkijatohtorina Stanfordissa. "Sovelluksesta riippuen voimme ohjata magnetointia mihin suuntaan haluamme."

Tuloksena on materiaali, jolla ei ole vain uusia ominaisuuksia, jotka voisivat auttaa täyttämään kasvavia laskentavaatimuksiamme, vaan joka sopii sujuvasti nykyisiin valmistustekniikoihin.

"Nykytekniiikalla olemme iskeytymässä seinään", Mahendra toteaa. "Joten meidän on selvitettävä, mitä muita vaihtoehtoja meillä on."

Nottinghamin yliopiston tutkijat ovat puolestaan osoittaneet kuinka antiferromagneetissa voidaan saavuttaa sähköinen magneettipyörteiden luominen ja ohjaus. Tämänkin löydön uskotaan lisäävän seuraavan sukupolven laitteiden datan tallennuskapasiteettia ja nopeutta.

Kyseessä on toinen menestys CuMnAs -materiaalille, joka on ollut useiden antiferromagneettisen spintroniikan läpimurtojen keskipisteessä viime vuosina. Koska antiferromagneeteilta puuttuu ulkoinen magneettikenttä, niitä on vaikea havaita ja viime aikoihin asti vaikea hallita. Tästä syystä ne eivät ole löytäneet juuri yhtään sovellusta.

Mutta antiferromagneetit ovat magneettisesti kestävämpiä ja niiden pienten atomimomenttien liike tapahtuu noin 1000 kertaa nopeammin kuin ferromagneetti. Tämä voisi luoda tietokoneen muistia, joka toimii paljon nopeammin kuin nykyinen muistitekniikka.

Aiheista aiemmin:

Spintronista muistia vääntäen