© Geralt - Pixabay
Technologie |
Superenergooszczędne pamięci magnetoelektryczne
Rosyjscy naukowcy, przy współpracy z inżynierami z Francji stworzyli niezwykłe, rewolucyjne wręcz pamięci MELRAM. Są one w stanie zużywać tysiące razy mniej energii, niż konwencjonalne pamięci RAM, w momencie wykonywania procesów odczytu i zapisu.
Grupa naukowców z Rosji i Francji wspólnie stworzyła nowe, nieulotne pamięci typu RAM. Połączyli oni materiały piezoelektryczne z magnetoelastycznymi warstwami ze stopu terbium oraz kobaltu (TbCo2) i stopu kobaltu z żelazem (FeCo).
W ten sposób powstać ma nowoczesna architektura dla pamięci nieulotnych, która może odmienić rynek pamięciowy, zwłaszcza w aplikacjach mobilnych. Jak zapewniają twórcy, nowe pamięci MELRAM (magnetoelektryczne pamięci RAM), w cyklu odczytu lub zapisu mają zużywać nawet 10 tysięcy razy mniej energii, niż ich konwencjonalne odpowiedniki.
Jest to ogromny spadek zużycia energii. Kluczem do tego ma być wspomniana nowoczesna architektura wspierana przez nowe materiały. Porzucili oni ogromne stosy magnetorezystancyjne (magnetoresistive stacks) oraz magnetyczne tunele łączące (magnetic tunnel junctions). Zamiast tego, zademonstrowana architektura polegać ma na magnetoelektrycznych interakcjach do odczytywania zakodowanych informacji w podsystemie magnetycznym układu pamięciowego, gdy podawane jest pole elektryczne. Osiąga się to z wykorzystaniem heterostruktur multiferroicznych („multiferroic”, czyli posiadających właściwości ferroelektryczne i ferromagnetyczne) oraz elementów magnetoelektrycznych pośredniczących piezoelektrycznie.
Minusem tych pamięci jest jednak to, że gdy dane zostaną odczytane, są one niszczone. Konieczne jest ich ponownie zapisanie po każdym odczycie. Szczegóły tego zjawiska opisano w publikacji “Magnetoelectric write and read operations in a stress-mediated multiferroic memory cell”.
W praktyce komórka pamięciowa składa się z materiału anizotropowego, a kiedy podawane jest napięcie zapisu, pamięciowa warstwa piezoelektryczna komórki zostaje odpowiednio odkształcona, zależnie od polaryzacji, która definiuje czy zapisany został bit 0 czy 1. W momencie odczytywania, zwracana jest odpowiednia wartość napięciowa, lecz informacja o stanie komórki zostaje utracona. © MIPT
Prototypowa komórka pamięciowa miała rozmiar jednego milimetra. Jak zapewniają jednak naukowcy, osiągnięcie rozmiaru komórek pamięciowych powszechnie stosowanych pamięci RAM jest możliwe bez najmniejszego problemu - technologia ta jest wysoce skalowalna.
W projekcie brali udział naukowcy z kilku uczelni, w tym:
Minusem tych pamięci jest jednak to, że gdy dane zostaną odczytane, są one niszczone. Konieczne jest ich ponownie zapisanie po każdym odczycie. Szczegóły tego zjawiska opisano w publikacji “Magnetoelectric write and read operations in a stress-mediated multiferroic memory cell”.
W praktyce komórka pamięciowa składa się z materiału anizotropowego, a kiedy podawane jest napięcie zapisu, pamięciowa warstwa piezoelektryczna komórki zostaje odpowiednio odkształcona, zależnie od polaryzacji, która definiuje czy zapisany został bit 0 czy 1. W momencie odczytywania, zwracana jest odpowiednia wartość napięciowa, lecz informacja o stanie komórki zostaje utracona. © MIPT
Prototypowa komórka pamięciowa miała rozmiar jednego milimetra. Jak zapewniają jednak naukowcy, osiągnięcie rozmiaru komórek pamięciowych powszechnie stosowanych pamięci RAM jest możliwe bez najmniejszego problemu - technologia ta jest wysoce skalowalna.
W projekcie brali udział naukowcy z kilku uczelni, w tym: - Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (MIPT);
- Uniwersytet Walencji (Francja);
- Politechnika Moskiewska (MIREA);
- Instytu Kotelnikov Inżynierii Radiowej i Elektroniki (IRE) Rosyjskiej Akademii Nauk (RAS);
- oraz Międzynarodowy Związek Laboratoryjny Elektroniki Funkcjonalnej, Akustyki i Nauki o Cieczach (Moscow)
