Nopeutta magneettiselle muistille

Kaavio kokeellisesta rakenteesta, jota käytettiin ultranopean magneettikytkennän luomiseen. Kokeessa optinen pumppu ohjataan valojohtavaan kytkimeen, joka muuntaa valon kuuden pikosekunnin sähköpulsseiksi. Rakenne ohjaa näitä pulsseja kohti magneettia. Kun pulssit saavuttavat magneetin, ne käynnistävät magneettikytkennän.

Spintroniset laitteet ovat houkutteleva vaihtoehto perinteisille tietokonesiruille, niiden tarjotessa digitaalisen tiedon tallennuksen, joka on erittäin energiatehokas ja myös suhteellisen helppo valmistaa suuressa mittakaavassa.

Näitä magneettiseen muistiin tukeutuvia piirejä haittaavat kuitenkin edelleen niiden suhteellisen hitaat nopeudet verrattuna tavanomaisiin elektroniikkapiireihin.

UC Berkeleyssä aloitettu kansainvälinen tutkimus on nyt raportoinut uudesta tekniikasta, jonka magneettinen muistikytkentä on lähes sata kertaa nopeampi kuin spintronisilla state-of-the-art laitteilla. Saavutus voi johtaa ultranopean magneettisen muistin kehitykseen tietokonesiruille, joka säilyttäisi datan myös silloin, kun virtaa ei ole.

Tutkimuksessa tutkijat raportoivat käyttävänsä erittäin lyhyitä, 6 pikosekunnin sähköisiä pulsseja ohuen kalvon magnetoinnin kytkentään magneettiseen rakenteeseen hyvällä energiatehokkuudella.

"Magneettisen muistin integrointi suoraan tietokonesiruihin on ollut kauan tavoiteltu tavoite", Gorchon sanoi. "Tämä mahdollistaisi sirulla olevan paikallisen datan säilyttämisen virran ollessa katkaistuna ja se mahdollistaisi tietojen käytön paljon nopeammin kuin sen hakemisen etäasemalta."

Huipputason spintroniikka tehdään spin-orbit-vääntömomentilla. Tällaisessa laitteessa pieni alue magneettista kalvoa (magneettinen bitti) on kerrostettu metallilangan päälle. Johdon läpi kulkeva virta aiheuttaa elektronivirtaan magneettisen momentin, jota kutsutaan myös spiniksi. Tämä puolestaan kohdistaa magneettiseen vääntövoiman, jota kutsutaan spin-orbit-vääntömomentiksi, joka voi sitten vaihtaa magneettisen bitin napaisuuden.

Tähän mennessä kehitetyt huippuluokan spin-orbit-momenttilaitteet vaativat magneettibitin vaihtamiseksi vähintään nanosekunnin virtapulsseja, kun taas transistorit tietokonepiireissä toimivat vain 1-2 pikosekunnissa. Täten koko piirin nopeutta rajoittaa hidas magneettinen kytkentänopeus.

"Tämän uuden, ultranopean magneettikytkentäprosessin korkea energiatehokkuus oli iso ja erittäin tervetullut yllätys", sanoo UC Berkeleyn Jeffrey Bokor. "Tällainen nopea, matalaenerginen spintroninen rakenne pystyy ehkäisemään nykyisten prosessoritason muistijärjestelmien suorituskykyrajoitukset, ja sitä voidaan käyttää myös logiikkasovelluksiin."

Aiheesta aiemmin:

Kohti spintronisia MRAM-muisteja

Antimagneettinen muisti