Енергетска диета за работна меморија Привремено складирање благодарение на платинскиот слој; Вграден хардвер;
Прототипот на новиот мемориски чип се состои од тенок слој на хром оксид за складирање, на кој се нанесува ултра-тенок платинест слој за читање.
Компјутерот не може да функционира без главна меморија. Електричните мемориски чипови, кои денес се вообичаени, имаат големо барање за енергија. Истражувачите од Дрезден и Базел сега ги поставија темелите на новиот концепт за мемориски чипови: Тие ја ставаат главната меморија на енергетска диета.
Чиповите чисто електрична меморија што се користат во моментов се непостојани мемории. Тие треба постојано да ја обновуваат својата состојба, што, според Тобијас Косуб, прв автор на студијата и пост-доктор во Хелмхолц-Зентрум Дрезден-Росендорф (ХЗДР), бара многу енергија. Центрите за податоци, меѓу другото, ќе ги почувствуваат последиците. Како што се зголемуваат перформансите, така се зголемуваат сметките за електрична енергија и чиповите се повеќе се загреваат поради нивните енергетски побарувања. Центрите за податоци тешко ја дисипираат топлината. За да се спротивстават на проблемот, некои оператори во облак дури одат дотаму што ги поставуваат своите фарми за компјутери во студени региони.
Но, постои алтернатива на чиповите за електрична меморија: MRAM (магнеторезитивна меморија за случаен пристап) ги чуваат вашите податоци магнетно и затоа не мора постојано да се освежуваат. Сепак, потребни се релативно големи струи за да ги запишат податоците во меморијата. Големите струи, сепак, ја минимизираат сигурноста. „Ако има дефекти во процесот на пишување или читање, тие се закануваат дека ќе се истрошат премногу брзо и ќе се скршат“, објаснува Косуб, објаснувајќи друг ризик од МРАМ.
Електрична напнатост наместо струја
Професионалниот свет веќе извесно време работи на MRAM алтернативи. Класа на материјал наречен магнетоелектрични антиферомагнети се чини дека е особено ветувачка. Наместо електрична енергија, тие се активираат со електричен напон. Според др. Денис Макаров, водач на групата ХЗДР, не може едноставно да ги контролира материјалите. „Тешко е да се напишат податоци за нив и да се прочитаат повторно“, објаснува Макаров. Досега се претпоставуваше дека магнетоелектричните антиферомагнети може индиректно да се читаат само преку феромагнети, што негира многу од предностите. Значи, целта е да се создаде чисто анти-феромагнетна магнетоелектрична меморија (AF-MERAM).
Ова е токму она што сега го постигнаа истражувачките тимови од Дрезден и Базел. Тие развија прототип AF-MERAM базиран на тенок слој на хром оксид. Поставен е помеѓу две електроди тенки на наметки. Ако се нанесе напон на слојот, оксидот на хром се „превртува“ во друга магнетна состојба - записот е запишан. Доволен е напон од неколку волти. „Во споредба со другите концепти, можевме да го намалиме напонот за фактор 50“, објаснува Косуб. „Ова ни овозможува да напишеме малку без компонентата да троши многу енергија и да се загрева.“ Особен предизвик беше да можеме повторно да го прочитаме напишаниот дел.
За да го направат ова, физичарите нанесеа нанометар, фин слој на платина на оксидот на хром. Платината овозможува читање преку посебен електричен феномен - аномалниот ефект на Хол. Вистинскиот сигнал е многу мал и е надреден од сигнали за мешање. Но, истражувачите беа во можност да развијат метод што ги потиснува грмотевиците на мешачките сигнали и дозволува пристап до корисниот сигнал.
„Досега, материјалот работел на собна температура, но само во мал прозорец“, објаснува Косуб. Но, опсегот треба значително да се прошири со специфично менување на оксид на хром. Важен придонес за ова имаат колегите од швајцарскиот институт за нанонаука и одделот за физика на универзитетот во Базел. Развиевте нов метод со кој магнетните својства на оксид на хром може да се мапираат за нано-скала за прв пат. Експертите исто така сакаат да интегрираат неколку мемориски елементи на еден чип. Досега е имплементиран само еден елемент со кој може да се зачува само еден бит. Следниот чекор - и важен во можната апликација - е да се конструира низа од неколку елементи. „Во принцип, ваквите мемориски чипови може да се произведуваат со вообичаени процеси на производители на компјутери“, вели Макаров. Процесот затоа е исто така од голем интерес за индустријата.