Новый способ повышения энергоэффективности запоминающего устройства SOT-MRAM

В современных компьютерах память с произвольной выборкой (RAM) используется для хранения информации. SOT-MRAM (spin-orbit torque magnetic RAM, запись данных с помощью спин-орбитального вращательного момента) — один из лучших вариантов технологии следующего поколения, которая должна превзойти по производительности существующие виды оперативной памяти. SOT-MRAM может работать быстрее и сохранять информацию даже после отключения энергии.

Однако в нынешнем состоянии технология SOT-MRAM не выгодна экономически, поскольку требует слишком много энергии для записи информации.

Суть технологии заключается в том, что меняя направление намагничивания крошечных магнитов, можно записывать информацию. Изменение направления достигается за счет феномена SOT (спин-орбитального вращательного момента) под действием тока. Для повышения энергоэффективности применяются мягкие магниты, которыми проще управлять малыми токами. Однако они слишком чувствительны и могут менять направление намагничивания даже из-за помех. По этой причине чаще используют жесткие магниты, что плохо влияет на энергоэффективность системы.

Ученые из Пхоханского университета науки и технологии и Сеульского национального университета продемонстрировали метод повышения энергоэффективности без ущерба для надежности хранения данных.

Оказалось, что сверхтонкий теллурид железа-германия (FGT) — ферромагнитный материал с особой геометрической симметрией и квантовыми свойствами — может переключаться из состояния мягкого магнита в состояние жесткого под действием малых токов. То есть, когда запись информации не нужна, материал остается в состоянии жесткого магнита.

Эксперименты показали, что магнитная память на базе FTG обладает высокой энергетической эффективностью. В частности, значение SOT на плотность примененного тока на два порядка больше, чем у других материалов, из которых изготавливают SOT-MRAM.

«Наше открытие указывает на поразительные возможности электрической модуляции и создания спинтронных устройств с использованием двухмерных слоеных магнитных материалов», — сказал профессор Ли Хьюн Ву, один из руководителей научной группы.