Створено робочий зразок комірки нового типу комп'ютерної пам'яті на основі магнітоелектричного ефекту.
Жоден комп'ютер або смартфон не обходиться без так званої оперативної пам'яті, в якій розміщуються виконувана програма і використовувані нею дані. Слово «оперативна» в даному випадку говорить, про те, що робота з нею відбувається швидко - оперативно. Англійською її називають RAM (random access memory - пам'ять довільного доступу).
Сучасні технології дозволяють створювати мікросхеми RAM, що володіють великою швидкістю і об'ємом. Однак у них у всіх є істотний недолік - велике споживання енергії, яка необхідна для зберігання інформації. Напевно, всі знають, що при відключенні електроживлення інформація в оперативній пам'яті комп'ютера втрачається. Через особливості конструкції сучасних модулів RAM цей недолік неможливо подолати.
Фізики з МФТІ та ІРЕ ім. В. А. Котельникова РАН спільно з фахівцями Міжнародної асоційованої лабораторії, що займається критичними і надкритичними явищами в електроніці, акустиці та рідинній техніці (LIA LICS) розробили і продемонстрували працездатність магніто-електричного осередку пам'яті. За їхніми оцінками вона дозволить знизити витрати енергії на запис і читання інформації в десятки тисяч разів. Стаття, що розповідає про це, опублікована в журналі Applied Physics Letters.Комірка
магнітоелектричної пам'яті (MELRAM) складається з двох елементів з особливими властивостями. Перший - п'єзоелектрична підкладка. П'єзоелектрики - це матеріали, які деформуються, якщо до них докласти напругу, і навпаки - генерують напругу, якщо їх деформувати.
Другий елемент - шалена структура, яка має сильну магнітоупругу, тобто її намаганість сильно змінюється при деформації. Завдяки особливостям конструкції цієї шаркостої структури вона може мати два перпендикулярних напрямки намагніченості, яким ставлять у відповідність логічні одиницю і нуль.
Коли до комірки прикладається напруга, п'єзоелектрична підкладка деформується, і залежно від характеру деформації намагніченість змінює напрямок - відбувається запис інформації. Оскільки для збереження намагніченості не потрібні витрати енергії, комірки пам'яті MELRAM здатні зберігати свій стан, на відміну від комірок існуючих видів RAM.
Пока дослідники створили зразок розміром близько міліметра і продемонстрували його роботу. Вони зазначили, що на основі використаних структур можна створювати і істотно менші, нанометрові комірки, схожі за розмірами з тими, що використовуються в звичайній RAM. При цьому їх працездатність ніяк не погіршиться, тому у MELRAM хороші перспективи в області обчислювальної техніки з жорсткими вимогами до енергоспоживання.
Особливу увагу дослідники приділили механізму зчитування даних у новій пам'яті. Справа в тому, що в продемонстрованих комірках MELRAM вони використовували високочутливі датчики магнітних полів, які досить складно зменшити до малих розмірів. Однак автори роботи з'ясували, що зчитувати інформацію можна і без цих складних приладів.
Як вже було сказано, для запису інформації до комірки прикладається напруга, в результаті чого намагніченість змінює напрямок. Але при зміні напрямку магнітного поля в зразку виникає деяке додаткове напруження, яке можна зареєструвати, тим самим дізнавшись стан. Правда, при такому зчитуванні може змінитися напрямок спробованості, тому необхідно буде перезаписати лічене значення в цю комірку заново.
Для порівняння покажемо принцип роботи найпопулярнішої в даний час динамічної напівпровідникової оперативної пам'яті (DRAM). Вона використовує дуже простий механізм. У найпростішому випадку осередок пам'яті складається з конденсатора, що служить носієм інформації (заряджений - 1, розряджений - 0) і транзистора, що відкриває і закриває доступ до конденсатора (на практиці транзисторів-ключів кілька). Оскільки «ключі» не ідеальні, конденсатор швидко розряджається. Тому його доводиться кілька десятків разів на секунду підзаряджати. Крім того, при читанні конденсатор розряджається і його необхідно заново заряджати, щоб не втратити інформацію. Все це призводить до досить великого енергоспоживання.
За матеріалами МФТІ