Ya sea enviando a los abuelos algunas fotos de los niños, transmitiendo una película o música, o navegando por Internet durante horas, el volumen de datos que genera nuestra sociedad aumenta todo el tiempo. Pero esto tiene un precio, ya que el almacenamiento de datosconsume grandes cantidades de energía. Suponiendo que los volúmenes de datos continúen creciendo en el futuro, el consumo de energía relacionado también aumentará en varios órdenes de magnitud. Por ejemplo, se predice que el consumo de energía en el sector de TI aumentará a diez petavatios-hora,o diez billones de kilovatios-hora, para 2030. Esto sería equivalente a aproximadamente la mitad de la electricidad producida en todo el mundo.
¿Pero qué se puede hacer para reducir la cantidad de energía que necesitan los servidores para funcionar? Los datos generalmente se almacenan en una capa de almacenamiento con la ayuda de la magnetización. Para escribir o eliminar los datos, las corrientes eléctricas pasan a través de estructuras ferromagnéticas de múltiples capas, dondelos electrones que fluyen generan un campo magnético efectivo. La magnetización en la capa de almacenamiento "detecta" este campo magnético y cambia su dirección en consecuencia. Sin embargo, cada electrón solo se puede usar una vez.de una capa de almacenamiento ferromagnético que incluye un metal pesado como el platino. A medida que la corriente fluye a través del metal pesado, los electrones cambian de un lado a otro entre el metal pesado y la capa ferromagnética. La gran ventaja de esta técnica es que los electrones puedenreutilizado varias veces, y la corriente requerida para escribir los datos disminuye en un factor de hasta mil.
Duplicando la eficiencia del proceso de almacenamiento
Un equipo de investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU que trabaja en colaboración con investigadores de Forschungszentrum Jülich ha encontrado una manera de duplicar la eficiencia de este proceso de almacenamiento una vez más ". En lugar de utilizar silicio simple como sustrato, como es habitualEn la práctica, empleamos un cristal piezoeléctrico ", explicó la científica de JGU Mariia Filianina." Adjuntamos la capa de metal pesado y la capa ferromagnética a esto ". Si se aplica un campo eléctrico al cristal piezoeléctrico, genera tensión mecánica en el cristal.Esto a su vez aumenta la eficiencia de la conmutación magnética de la capa de almacenamiento, que es el elemento que proporciona el almacenamiento de datos. El grado de mejora de la eficiencia está determinado por el sistema y la intensidad del campo eléctrico ". Podemos medir directamente elcambio en la eficiencia y, en consecuencia, ajustar la intensidad de campo apropiada, en realidad sobre la marcha ", dijo Filianina. En otras palabras, es posible controlar directamenteLa eficacia del proceso de conmutación magnética mediante el ajuste de la intensidad del campo eléctrico al que está expuesto el cristal piezoeléctrico.
Esto no solo viene con una reducción significativa del consumo de energía, sino que también hace posible el uso de arquitecturas complejas para el almacenamiento de información. Los investigadores proponen que si el campo eléctrico solo se aplica a un área pequeña del cristal piezoeléctrico, la eficiencia de conmutación serásolo se incrementará en esa ubicación. Si ahora ajustan el sistema para que los pares de espín de los electrones solo puedan cambiarse cuando la tensión se amplifica en el cristal piezoeléctrico, pueden cambiar la magnetización localmente ". Utilizando este método, podemos fácilmentedarse cuenta de recuerdos multinivel y arquitecturas complejas de servidor ", declaró Filianina, un candidato a doctorado en la Ciencia de los Materiales en la Escuela de Graduados de Excelencia de Mainz y en el Centro de Graduados Max Planck.
"Me complace que la colaboración con nuestros colegas de Jülich esté funcionando tan bien. Sin la ayuda de su análisis teórico no podríamos explicar nuestras observaciones. Espero seguir trabajando con ellos en relación con elreciente ERC Synergy Grant obtenida conjuntamente ", enfatizó el profesor Mathias Kläui, quien coordinó el trabajo experimental.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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