Vědci vymysleli nový magnetický způsob ukládání dat bez využití cívek. Technologie poskytuje extrémně rychlý zápis a mohla by se používat i u operačních pamětí. Velké výrobní společnosti už se připravují na nové paměti využívající magnetické technologie.
Vědci ze Spolkové vysoké technické školy v Curychu zveřejnili nový výzkum v oblasti magnetických pamětí a způsobu, jakým lze ukládat data. Zatímco magnetická technologie je obvykle spojená s nízkou rychlostí, nová technologie zápisu umožňuje řádově zrychlit zpracování dat pro magnetické paměti a tím konkurovat současným technologiím, které se používají například i v oblasti operačních pamětí. Na magnetické technologie se začínají soustředit i velcí hráči v oblasti výroby paměti, takže nás čeká takový velký restart.
Magnetická technologie pro zápis a čtení dat je s námi už opravdu dlouho – téměř 70 let a za tu dobu se příliš nezměnila. Došlo k miniaturizaci a zlepšování efektivity, ale stále se hlavně jedná o rotující pásky, kotouče nebo disky, které mají hlavy a cívky s elektrickým proudem pro čtení a změnu záznamu jednotlivých bitů.
Technologie má stále výhodu hlavně v poměru ceny a kapacity, ale s rychlostí a spotřebou je to bohužel horší. Nová technologie to ale může změnit.
Už žádné cívky
Zásadní změnou nové technologie magnetického zápisu a čtení dat je odstranění prvku, který může jak za nižší rychlost, tak i vyšší spotřebu pevných disků či podobných pamětí – cívka. Místo toho aby k magnetizaci bylo nutné využívat neefektivní cívky, se vědci zaměřili na způsob přímé magnetizace pomocí elektrického proudu.
V kombinaci se speciálním polovodičovým filmem už v roce 2011 bylo ověřeno, že je možné magnetizovat kovové tečky díky efektu „spin orbit torque“. Technologie tehdy slibovala velkou naději na další vývoj a tak vědci dále zkoumali detaily toho, jak přesně funguje a jak by se dala použít v reálném nasazení.
Stačí elektrický proud z blízkého drátu
V aktuálním výzkumu vědci použili pro výstavbu prototypu desku obsahující kobaltové tečky o průměru 500 nm, jejichž magnetický moment byl upravován pouze elektrickým proudem, přesněji řečeno jednotlivými pulzy proudícími skrze blízký drát z platiny. Pomocí rentgenových paprsků pak sledovali, jak dochází ke změně magnetizace.
A tady přichází reálné ověření rychlosti – ke změně magnetického momentu zmíněné kobaltové tečky bylo zapotřebí méně než jedna nanosekunda, přičemž je zároveň možné velmi přesně specifikovat, kdy změna začne a kdy skončí.
To je dle vyjádření výrazný posun od současných technologií, které jsou silně vázané na materiál a jeho tepelnou proměnnost. Vědci rovnou ověřovali i výdrž tohoto způsobu zápisu a „vypálili“ celkem 20 bilionů pulzů s frekvencí 20 MHz bez poškození kvality fungování procesu magnetizace (změna ze stavu 0 na 1 a opačně).
Magnetická budoucnost zajímá i další
Díky skvělým parametrům i u tohoto prototypu vědci počítají s tím, že by se tato technologie mohla uchytit i ve speciální verzi magnetických operačních pamětí (MRAM), které poskytují podobný či vyšší výkon než současné DRAM a navíc dokáží data udržet i bez dodatečného napájení.
Magnetické operační paměti nejsou žádným novým konceptem, ale za posledních 20 let se v této oblasti uskutečnilo mnoho objevů a nových technologií, které by se už brzy měly podílet na reálném hromadném nasazení. Doposud totiž základní formu MRAM vyráběla více méně jen společnost Everspin a to pomocí velmi zastaralé 180nm technologie výroby.
Minulý rok ale oznámil Samsung, že chystá vlastní MRAM, IBM dokonce uvedlo, že se podařilo otestovat výrobu na 11 nm s rychlostí přepínaní stavů na 10 ns (7,5 mikoampér). Vlastní MRAM také předvedla Toshiba ve spolupráci se společností Inston.
