IBM обещает революцию в энергонезависимой памяти...
[14.04.2008 00:09:00]
Магнитная запись в традиционном понимании ассоциируется с движущейся лентой, на магнитном слое которой записана информация в виде определённым образом намагниченных участков (доменов). Причём, информацию несёт не сам домен, а смена зоны намагниченности на участок с противоположной полярностью. То же самое происходит в жёстком диске. Условный переход от одной полярной зоны (домена) к противоположной называется доменной стеной (domain wall). Именно этот переход служит носителем информации, а направление смены полярности между зонами даёт возможность считать «единицу» или «ноль».
Подход, как видим, прост и дёшев, но требует механической составляющей – вращающихся пластин жёстких дисков с парящими над ними головками или лентопротяжного механизма, если мы говорим о ленточных накопителях. Неожиданный сюрприз заключается в том, что группа учёных из компании IBM создала технологию управляемого перемещения магнитных доменов внутри тончайших проводников. Представьте: неподвижная магнитная лента, а по ней мимо считывающей головки туда-сюда движутся магнитные домены. Фантастика?!
В апрельском номере журнала «Science» ведущий научный сотрудник IBM Стюарт Паркин (Stuart Parkin) с группой сотрудников представил новый тип памяти – «racetrack». Название отражает суть хранения данных – в кусочке металлического нанопровода из пермаллоя записано последовательно от 10 до 100 независимых доменов. Приложив напряжение на концах проволоки, учёные заставили домены «ехать» внутри проводника подобно автомобилям по гоночному треку из одного конца в другой и обратно в случае изменения полярности питания.
http://www.fcenter.ru/images/whatnew.../racetrack.jpg
Схемы работы памяти «racetrack» (картинка в ссылке объёмом 1 МБ)
Информационная составляющая содержится в доменных стенах между участками с противоположной намагниченностью. В середине каждой проволочки, а их может быть огромное количество на одной полупроводниковой подложке, расположен считывающий элемент – всё та же магнитная головка действующая на эффекте магнитного туннельного перехода. Рядом со считывающей головкой расположена зона записи – бесконтактное пересечение нанопровода с управляющим проводником. Обратите внимание на слово «бесконтактное». Импульс в управляющем проводнике создаёт зону намагниченности под проволокой. В свою очередь магнитное поле влияет на ориентацию спина электронов в зоне своего действия и, в конечном итоге, на полярность формируемого домена. Соответственно, размер домена и объём записанной в проволочку информации зависит только от размеров записывающего элемента и длины проволочки. После записи домен сохраняет полярность без потребления дополнительного питания. Энергия расходуется только на считывание и запись.
Разработчики продемонстрировали действующую модель памяти racetrack на прямом участке проводника. Однако перспективной считается трёхмерная модель памяти, где каждая проволочка выгнута U-образно и весь массив расположен чрезвычайно компактно.
Помимо выигрыша от высокой плотности, память racetrack обещает быть быстрой, малопотребляющей и вечной. Смена спинового момента электронов в процессе «записи» единичного домена не меняет свойство материала и не изнашивает его, как это происходит в случае современной флэш-памяти с технически ограниченным числом циклов записи.
Скорость считывания и записи racetrack – молниеносна. В тестовом образце на проволочку подавалось поляризационное импульсное напряжение с тактом порядка наносекунды. На цикл записи при этом уходило несколько десятков наносекунд, а в перспективе речь идёт о единицах и долях наносекунд. Поляризационные импульсы, кстати, обязательное условие работы памяти racetrack. С их помощью в проволочке выравниваются спины электронов и происходит «перемещение» доменов по проводнику.
На основе памяти racetrack разработчики обещаю революционную память, которая много дешевле в производстве современных энергонезависимых накопителей и масштабирование которой практически ничем не ограничено (читай – наращивание плотности). Но до коммерческой реализации новой технологии проёдёт ещё достаточно много времени – 7-10 лет, а может и более. К тому же, остаётся ещё много нерешённых вопросов, включая долговечность и надёжность хранения данных, влияние на микродомены внешних полей, температур и так далее.
В заключение приведём пару интересных ссылок. Во-первых, компания IBM в формате
YouTube распространила демонстрационный ролик новой технологии, а во-вторых, есть познавательный инсайд о разработчике racetrack Стюарте Паркине (
ЖЖ).
Автор: GreenCo
(C)_www.fcenter.ru