Магнитная память – второй виток спирали?

Функционирование миниатюрной магнитной памяти под воздействием электрического поля снижает энергопотребление и могло бы улучшить хранение и считывание данных при более высоких скоростях, чем у традиционных устройств.

RAM является быстрым электронным устройством, применяемым в компьютерах для временного хранения данных. Традиционно RAM базируется на использовании для обработки данных электрического тока. Чтобы сделать RAM быстрее, более энергоэффективной и способной хранить больше данных в меньшем объеме, разработчики исследуют RAM на основе магнитных пленок. Миниатюризация этих устройств осложняется их тепловой неустойчивостью.

Хао Мен (Hao Meng) с сотрудниками из Института хранения данных A*STAR показали, как электрическое поле может помочь снизить нестабильность в миниатюрных магнитных ячейках памяти, а также уменьшить энергопотребление.

Мен и его группа исследовали тип памяти, которая инкорпорирует так называемый магнитный туннельный переход (МТП). Ранее другие исследователи наблюдали, что использование электрического поля улучшает МТП, но только в относительно больших устройствах – около 7 мкм в поперечнике. Большие структуры ограничивают скорость записи и страдают от плохой совместимости с другими электронными компонентами. Группа Мена продемонстрировала, что электрическое поле может использоваться и для миниатюрных устройств с МТП, которые уже могут быть интегрированы более легко.

МТП является идеальным строительным блоком для магнитной памяти ввиду их простоты и большого выходного сигнала. В общем, МТП состоит из двух магнитных слоев, разделенных тонким изолирующим барьером. Ток, проходящий через устройство, записывает данные с помощью управления направлением намагниченности одного из слоев. Запись «1» или «0» зависит от того, параллелен или антипараллелен вектор намагниченности одного слоя относительно вектора намагниченности другого. Считывание данных выполняется с помощью измерения сопротивления перпендикулярно изолирующему барьеру.

Цель работы исследователей заключалась в том, чтобы уменьшить размеры МТП. Это позволило бы повысить плотность хранения данных. Однако меньшие устройства требуют бóльших плотностей тока для переключения намагниченности, что приводит к нагреванию и снижению эффективности. В качестве обходного приема группа приложила напряжение 0,2 В к электродам, прикрепленным к каждой стороне 150-нанометрового МТП, сделанного из CoFeB-MgO. Это уменьшило на 30% магнитное поле, необходимое для переключения направления намагниченности, что, в свою очередь, снизило плотность тока записи.