Los chips de memoria se encuentran entre los componentes más básicos de las computadoras. La memoria de acceso aleatorio es donde los procesadores almacenan temporalmente sus datos, que es una función crucial. Los investigadores de Dresden y Basilea han logrado sentar las bases para un nuevo concepto de chip de memoria.Tiene el potencial de usar considerablemente menos energía que los chips producidos hasta la fecha, esto es importante no solo para aplicaciones móviles sino también para centros de cómputo de grandes datos. Los resultados se presentan en el último volumen de la revista científica Comunicaciones de la naturaleza .
Los chips de memoria puramente eléctricos que se usan comúnmente hoy en día tienen una desventaja significativa: "Esta memoria es volátil y su estado debe actualizarse continuamente", dice el Dr. Tobias Kosub, primer autor del estudio e investigador postdoctoral en el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR. "Esto requiere mucha energía". Las consecuencias se pueden ver, por ejemplo, en grandes centros de cómputo. Por un lado, sus facturas de electricidad aumentan con el aumento de la potencia de cómputo. Por otroPor otro lado, los chips se calientan cada vez más en función de su consumo de energía. Los centros de datos tienen cada vez más dificultades para disipar este calor. Algunos operadores de la nube llegan a configurar sus granjas de servidores en regiones frías.
Hay una alternativa a estos chips de memoria eléctrica. Los MRAM guardan datos magnéticamente y, por lo tanto, no requieren una actualización constante. Sin embargo, requieren corrientes eléctricas relativamente grandes para escribir los datos en la memoria, lo que reduce la confiabilidad: "amenazan con desgastarse".sale demasiado rápido y se descompone si se producen interrupciones durante el proceso de escritura o lectura ", dice Kosub.
voltaje eléctrico en lugar de corriente
El mundo científico por lo tanto ha estado trabajando en alternativas MRAM durante bastante tiempo. Una clase de material llamada "antiferromagnéticos magnetoeléctricos" parece particularmente prometedora. Estos imanes se activan por un voltaje eléctrico en lugar de por una corriente ". Estos materiales no pueden controlarse fácilmente".", explica el Dr. Denys Makarov, líder del grupo HZDR." Es difícil escribirles datos y leerlos nuevamente. "Hasta ahora se ha asumido que estos antiferromagnéticos magnetoeléctricos solo pueden leerse indirectamente a través de ferromagnetos, lo que, sin embargo, niegamuchas de las ventajas. Por lo tanto, el objetivo es producir una memoria magnetoeléctrica puramente antiferromagnética AF-MERAM.
Esto es precisamente lo que los equipos de investigación de Dresden y Basilea han logrado hacer ahora. Desarrollaron un nuevo prototipo AF-MERAM basado en una capa delgada de óxido de cromo. Este se inserta, como un relleno de emparedado, entre dos nanómetroselectrodos delgados. Si se aplica un voltaje a estos electrodos, el óxido de cromo "cambia" a un estado magnético diferente, y se escribe el bit. La clave es que unos pocos voltios son suficientes ". A diferencia de otros conceptos,podría reducir el voltaje en un factor de cincuenta ", dice Kosub." Esto nos permite escribir un poco sin un consumo excesivo de energía y calefacción ". Un desafío particular fue la capacidad de volver a leer el bit escrito.
Para hacerlo, los físicos colocaron una capa de platino delgada en nanómetros sobre el óxido de cromo. El platino permite la lectura a través de un fenómeno eléctrico especial: el efecto Hall anómalo. La señal real es muy pequeña y se superponepor señales de interferencia. "Sin embargo, podríamos desarrollar un método que suprimiera la tormenta de interferencia, permitiéndonos obtener la señal útil", describe Makarov. "Esto fue, de hecho, el avance". Los resultados parecen muy prometedores segúnEl profesor Oliver G. Schmidt, del Instituto Leibniz de Investigación de Materiales y Estado Sólido de Dresde, que también participó en el estudio: "Será emocionante seguir cómo este nuevo enfoque se posicionará con respecto a la tecnología de silicio establecida".los investigadores están a punto de desarrollar más el concepto.
"El material funciona hasta ahora a temperatura ambiente, pero solo dentro de una ventana estrecha", dice Kosub. "Queremos ampliar considerablemente el rango alterando selectivamente el óxido de cromo". Para lograr esto, los colegas de la Swiss NanocienceEl Instituto y el Departamento de Física de la Universidad de Basilea han hecho una importante contribución. Su nuevo método de investigación proporciona imágenes de las propiedades magnéticas del óxido de cromo por primera vez con resolución a nanoescala. Los expertos ahora tienen como objetivo integrar varios elementos de memoria en unchip único. Hasta ahora, solo se realizó un elemento único, que puede almacenar solo un bit. El siguiente paso, crucial para posibles aplicaciones, es construir una matriz de varios elementos ". En principio, tales chips de memoria podrían producirseusando métodos estándar empleados por los fabricantes de computadoras ", dice Makarov." Esta es una de las razones por las que la industria ha mostrado un gran interés en tales componentes ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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