Новое магнитоэлектрическое устройства улучшит память компьютера

Обычные устройства памяти в компьютерах и других электронных устройствах используют транзисторы, полагаясь на электрические поля для хранения и считывания информации. В альтернативном подходе, который сейчас подвергается интенсивному исследованию, применяются магнитные поля для аналогичных целей, что вероятно изменит существующие методы монтажа печатных плат. Один перспективный вариант магнитного устройства основан на магнитоэлектрическом эффекте, что позволяет электрическому полю влиять на магнитные свойства разных элементов, однако существующая техника имеет тенденцию требовать значительных электрических и магнитных полей.

По мнению экспертов, одним из возможных решений проблемы является новый коммутационный элемент из оксида хрома (Cr2O3), который в один прекрасный день может использоваться в памяти компьютеров и различных флэш-накопителях. «У такого устройства есть высокий потенциал для масштабирования, его можно уменьшить, что позволит потреблять меньше энергии»,  поясняет ведущий исследователь Рэндалл Виктора из Университета Миннесоты.

Память компьютера состоит из переключающих составных частей, которые можно включать и выключать, чтобы хранить биты информации:  единицы и нули. Как показали предыдущие эксперименты,  магнитоэлектрические свойства хрома позволяют ему «переключаться»  при наличии электрического и статического магнитного полей. Виктор с коллегами, основываясь на этих элементах, разработали дизайн для устройства памяти с сердечником, которое работает без использования внешнего магнитного поля. Такая конструкция требует окружить элемент из оксида хрома магнитным материалом, что обеспечивает эффективное магнитное поле посредством квантовомеханической связи с магнитными моментами Cr, позволяя устройствам размещаться так, чтобы блокировать воздействие рассеянных магнитных полей на соседние устройства.

Элемент для считывания состояния, чтобы определить 0 или 1, помещается поверх устройства. Благодаря этому можно «упаковать» больше памяти в меньшее пространство, потому что взаимодействие между хромом и магнитом является ключом к соединению. Когда устройство сжимается, большая площадь поверхности интерфейса относительно его объема повышает эффективность его работы. Это является весомым преимуществом по сравнению с обычными полупроводниковыми элементами, когда увеличение площади поверхности с уменьшением размера приводит к большей утечке заряда и тепловым потерям. Такое устройство может потенциально заменить динамическую оперативную память на современных компьютерах.

«DRAM — огромный рынок и он обеспечивает быструю память для компьютерных устройств, но проблема состоит в том, что она пропускает много заряда, и это делает такую технологию высокоэнергетичной»,  утверждает Виктор. Кроме того, DRAM  нестабильна и информация пропадает, как только подача питания прерывается, например, когда происходит компьютерный сбой стирается несохраненный документ. Устройство, как описано в документе, будет энергонезависимым.

Тем не менее, усовершенствование такого устройство памяти, вероятно, займет годы. Одним из значительных барьеров является теплостойкость нового элемента. Компьютеры генерируют много тепла, а моделирование предсказывает, что устройство перестанет функционировать при температуре около 30 градусов Цельсия, что эквивалентно жаркому летнему дню. Оптимизация оксида хрома, путем легирования другими элементами, поможет повысить функционирование и сделать технологию более подходящей для замены современных устройств памяти.

Leave a Reply

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *