Адрес e-mail:

Учёные создали магнитную «оперативку»

Учёные из МФТИ совместно с коллегами из ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН и Международной ассоциированной лаборатории LIA LICS [Международная ассоциированная лаборатория (МАЛ) Laboratoire international associé (LIA) Критические и сверхкритические явления в функциональной электронике, акустике, флюидике (Laboratoire international associé des phénomènes critiques et supercritiques en électronique fonctionnelle, acoustique et fluidique)] продемонстрировали работу нового типа памяти. Соответствующая статья была опубликована в Applied Physics Letters. Переход к новому типу памяти может существенно сократить энергопотребление, а также позволит мгновенно запускать устройства на его основе.


Одним из главных элементов любого компьютера или смартфона является оперативная память  то, что по английски называют RAM (random access memory). Самая популярная из них  динамическая полупроводниковая RAM использует очень простой механизм. Ячейка памяти состоит из транзистора, открывающего и закрывающего доступ к конденсатору. Заряд конденсатора является носителем информации, представленной бинарным кодом: заряжен 1, разряжен  0.

«Индустрия RAM сегодня очень сильно развита, скорости модулей становятся всё быстрее, однако есть существенный недостаток, который ввиду конструкции современной памяти не удастся преодолеть,  низкая энергоэффективность. Мы в своей работе демонстрируем магнито-электрическую ячейку памяти. Она позволит снизить затраты энергии на запись и чтение в десятки тысяч раз»говорит Сергей Никитов, руководитель исследования, заведующий специализацией кафедры твердотельной электроники, радиофизики и прикладных информационных технологий МФТИ, член-корреспондент РАН, директор ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН.


Ячейка магнито-электрической памяти (MELRAM) состоит из двух элементов с особыми свойствами. Первый  это пьезоэлектрическая подложка. Пьезоэлектрики деформируются, если к ним приложить напряжение, и наоборот  создают напряжение, если их деформировать. Второй элемент  слоистая структура, которая обладает сильной магнитоупругостью, то есть уже магнитные свойства меняются вместе с деформацией. В силу анизотропии слоистой структуры  её разного строения по осям  намагниченность может иметь два направления, которым и ставят в соответствие логические единицу и ноль. Ячейки памяти MELRAM способны сохранять своё состояние, в отличие от ячеек динамической RAM, значения в которой надо постоянно обновлять и которые теряются при отключении от сети.

Антон Чурбанов, аспирант ФФКЭ МФТИ, рассказывает: «Мы создали образец размером около миллиметра и продемонстрировали его работу. Важно отметить, что на основе использованных структур можно создавать и нанометровые ячейки, сходные по размерам с теми, что используются в обычной RAM».


Особое место в исследовании занимал механизм считывания данных: в ранее демонстрировавшихся ячейках MELRAM использовались высокочувствительные датчики магнитных полей, которые довольно сложно было бы масштабировать до малых размеров. Однако выяснилось, что считывать информацию можно и без этих сложных приборов. Когда к ячейке прикладывается напряжение, пьезоэлектрическая подложка деформируется, и, в зависимости от характера деформации, намагниченность меняет направление происходит запись информации. Однако если направление магнитного поля изменяется, то возникает некоторое дополнительное напряжение в образце, которое можно зарегистрировать, тем самым узнав состояние. Так как при считывании может измениться направление намагниченности, впоследствии необходимо перезаписать считанное значение в эту ячейку заново.


По мнению авторов работы, при переходе к маленьким размерам работоспособность предложенного ими решения никак не ухудшится, а значит, можно утверждать, что у MELRAM хорошие перспективы в области вычислительной техники с жёсткими требованиями к энергопотреблению.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li soc-yt
Яндекс.Метрика