AF-MERAM — оперативная память на энергетической диете

Технология магнитной памяти MRAM позволяет обойтись без характерного для современной электрической RAM непрерывного обновления данных, приводящего к повышенному энергопотреблению и избыточным тепловым потерям в ЦОД и в мобильном оборудовании. Однако для записи информации в чипах MRAM используется относительно большой электрический ток, что ухудшает надежность этой технологии.

«Им грозит слишком быстрый износ и выход из строя из-за нарушений процесса записи или чтения», — отметил Тобиас Косуб (Tobias Kosub) из дрезденского Центра Гельмгольца (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, HZDR), первый автор статьи, опубликованной в журнале Nature Communications.

Вместе с коллегами из Базеля (Швейцария), немецкие учёные смогли разработать прототип антиферромагнитной ферроэлектрической памяти (AF-MERAM), активируемой электрическим напряжением, а не током.

Прототипное однобитовое устройство работает при комнатной температуре и базируется на тонком слое оксида хрома, заключённом между двумя электродами нанометровой толщины. При подаче на эти электроды разности электрических потенциалов в несколько вольт происходит переключение магнитного состояния оксида хрома — запись бита информации.

«По сравнению с другими концептуальными подходам мы можем уменьшить напряжение в 50 раз, — утверждает Косуб. — Это позволяет нам записывать бит без избыточного расходования энергии и нагрева».

Поверх оксида хрома ученые разместили нанометровый слой платины, что позволило им считывать записанные данные, используя, так называемый, аномальный эффект Холла. Регистрируемый сигнал очень слабый, однако авторам удалось разработать метод, позволяющий выделить его из окружающих помех. Это стало ещё одним знаменательным результатом данного исследования.

Дальнейшие планы совершенствования созданного прототипа предполагают расширение рабочего «окна» температур путём избирательной модификации оксида хрома. Кроме того, учёные собираются интегрировать на один чип несколько ячеек памяти.