Kilparataista muisti- ja logiikka-arkkitehtuuria

Nykyaikaiset tietokoneet käyttävät muistiteknologioita, jotka ovat paitsi energiaa kuluttavia myös fyysisesti erillään prosessointiyksiköistä, mikä johtaa tehottomuuteen nopeuden ja tehon suhteen.

Lupaava vaihtoehto on spintroniikka, erityisesti kilparatamuisti (RTM), jossa data tallennetaan siirrettävien magneettisten domeeniseinien (DW) muodossa nanolankojen kaltaisia "kiskoja" pitkin.

Nämä piirirakenteet ovat haihtumattomia, energiatehokkaita ja voivat mahdollisesti yhdistää muistin ja logiikan yhdelle sirulle.

Tällaisten rakenteiden suunnittelun joustavuuden ja integrointipotentiaalin laajentamiseksi tutkijat ovat aikoinaan selvittäneet erillisten ohuiden kalvojen käyttöä, jotka irrotetaan alkuperäisistä alustoistaan ja siirretään vastaanottaville pinnoille.

Tällainen prosessi vaatii kuitenkin yleensä puskurikerroksen, kuten magnesiumoksidin (MgO), korkealaatuisen magneettisen kerroksen kasvun tukemiseksi. Puskuri, vaikka se on hyödyllinen valmistuksen aikana, toimii eristävänä esteenä lopullisessa rakenteessa estäen sähköisen tai magneettisen vuorovaikutuksen alla olevien siirtoalustojen kanssa.

Äskettäin julkaistussa tutkimusartikkelissa Max Planck -mikrorakennefysiikan tutkijat ovat osoittaneet, että tätä puskurikerrosta ei enää tarvita.

Työssään he osoittavat, että uhrioksidikerros – Sr₃Al₂O₆ (SAO) – voi suoraan tukea korkean suorituskyvyn omaavien magneettisten monikerrosten (Pt/Co/Ni/Co) kasvua, mikä mahdollistaa erillisten kilparatamuistirakenteiden valmistuksen ilman puskurikerrosta.

On huomionarvoista, että näillä puskurittomilla kalvoilla on parempi DW-liikkuvuus kuin puskuroiduilla vastineillaan – vaikka ne ovat alle 4 nm paksuja.

Askel edelleen pidemmälle: tiimi siirsi nämä kalvot esikuvioiduille Pt-alustakerroksille osoittaen, että DW-dynamiikkaa voidaan suunnitella paikallisesti – tämä on keskeinen ominaisuus tulevaisuuden kilparatapohjaisille logiikka- ja muistiarkkitehtuureille.

Tutkimus ei ainoastaan syvennä ymmärrystä irrallisten magneettikalvojen rajapintatekniikasta, vaan myös avaa tien vertikaaliseen tai lateraaliseen kytkentään toiminnallisten alustojen kanssa. Tämä edistää visiota erittäin integroiduista, tiheistä spintronisista piireistä.

Aiheesta aiemmin:

Elektronispinien kaksoismomentti vauhdittaa spintroniikkaa

Tallennusta, logiikkaa ja skyrmioneja