Универсальная память

Компьютеры часто не работают так быстро как могли бы, потому что они постоянно обмениваются данными между двумя типами памяти: быстрым, но энергозависимым ОЗУ, и медленной энергонезависимой дисковой памятью. Универсальная память, которая одновременно быстра, энергоэффективна и энергонезависима, позволила бы разработчикам избежать этого узкого места.

Над тем, как изготовить такую память, работает Хао Мен (Hao Meng) с сотрудниками из A*STAR Data Storage Institute. Исследователи экспериментировали со специальным классом универсальной памяти, известной как магнитная с переносом спинового момента память с произвольным доступом (Spin Torque Transfer MRAM). В типичном случае она состоит из двух магнитных пленок, разделенных изолирующим слоем. Если направления магнитного поля в пленках параллельны, то сопротивление низкое, в противном случае – высокое. Наличие или отсутствие бита данных определяется путем измерения сопротивления. Направление магнитного поля может переключаться путем переноса спинового момента в магнитные домены пленки с помощью спин-поляризованного тока.

Ключевым этапом при изготовлении ячеек MRAM является высокотемпературный отжиг. Он изменяет кристаллическую структуру материала ячейки, что, в свою очередь, изменяет степень намагниченности и функциональные характеристики ячейки. В частности, чем больше разность в значениях сопротивления между параллельными и антипараллельными состояниями намагниченности, тем лучше работает ячейка. Предыдущее изучение показало, что разность увеличивается при увеличении температуры отжига, но падает, если температура отжига поднимается слишком высоко.

Хао Мен с сотрудниками расширил область изучения и на другие критические характеристики MRAM. Они сосредоточились на ячейке, сделанной из магнитной пленки CoFeB, которая обладает естественно намагниченностью, направленной вне плоскости пленки. Они обнаружили, что температура отжига, при которой достигается максимум разности сопротивлений, превышает температуру, необходимую для максимума термостабильности. Это крайне важная информация для инженеров, которые при разработке должны балансировать между этими двумя параметрами.

Исследователи также обнаружили, что минимум плотности тока, необходимого для изменения направления намагниченности, увеличивается с температурой отжига. Из практических соображений желателен более низкий ток. В то же время, плотность тока может быть ниже при уменьшении толщины магнитных пленок. Однако малая толщина приводит к нежелательному уменьшению разности сопротивлений. Такая очевидная демонстрация необходимости компромисса при разработке MRAM этого типа поможет инженерам в работе над следующим поколением этих многообещающих устройств.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365