Die geringe Neigung der Magnete macht sie zu brauchbaren Speicherchips

Forscher der University of California, Berkeley, haben einen neuen Weg entdeckt, die Polarisation von Nanomagneten umzuschalten und damit den Weg für die Verlagerung hochdichter Speicher von Festplatten auf integrierte Schaltkreise zu ebnen.

Der Vorstoß, der am Montag, 3. August, in der gemeldet werden soll Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften, könnte dazu führen, dass sich Computer blitzschnell einschalten und mit deutlich höherer Geschwindigkeit und deutlich weniger Stromverbrauch arbeiten.

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Sayeef Salahuddin, einem außerordentlichen Professor für Elektrotechnik und Informatik, hat herausgefunden, dass eine leichte Neigung der Magnete ein einfaches Umschalten ermöglicht äußeres Magnetfeld. Dies öffnet die Tür zu einem Speichersystem, das auf einen Mikroprozessor gepackt werden kann, ein großer Schritt in Richtung des Ziels der Reduzierung energiedissipation in der modernen Elektronik.

„Um den Stromverbrauch zu reduzieren und die Geschwindigkeit zu erhöhen, wollen wir in der Lage sein, einen Computerchip herzustellen, der Speicher enthält, so dass er nah am Rechenvorgang ist“, sagte Salahuddin. „Allerdings sind die physikalischen Voraussetzungen für die Schaffung einer Langzeitspeicherung nicht kompatibel integrierte Schaltkreise.”

Erstellen und Umschalten der Polarität in Magneten ohne externe Hilfe Magnetfeld war ein Schwerpunkt auf dem Gebiet der Spintronik. Die Erzeugung eines Magnetfeldes erfordert Kraft und Platz, weshalb Magnete bisher noch nicht auf Computerchips integriert sind.

Stattdessen gibt es separate Systeme für das magnetische Langzeitgedächtnis. Dazu gehören die Festplatte eines Computers, auf der Daten gespeichert werden, und die verschiedenen Arten von Direktzugriffsspeichern (RAM) auf den integrierten Schaltkreisen des Computers Zentraleinheitoder CPU, wo Berechnungen und logische Operationen ausgeführt werden.

Ein großer Teil der beim Rechnen verbrauchten Energie wird für die Übertragung von Daten von einem Speichertyp in einen anderen aufgewendet. Dies schnell zu bewerkstelligen, verbraucht mehr Energie und erzeugt mehr Wärme.

In früheren ForschungenSalahuddin und seine Kollegen fanden heraus, dass das Leiten von elektrischem Strom durch das seltene Metall Tantal Polarität in Magneten ohne äußeres Magnetfeld erzeugt. Aber der Kampf war noch nicht vorbei.

Um eine ausreichende Anzahl von Nanomagneten auf einen Chip zu packen, musste man sie senkrecht ausrichten, aber diese vertikale Ausrichtung machte die Schalteffekte von Tantal zunichte.

„Wir haben herausgefunden, dass man durch die Neigung des Magneten – nur 2 Grad reichte – alle Vorteile eines Magnetschalters mit hoher Dichte erhält, ohne dass ein externes Magnetfeld erforderlich ist“, sagte Salahuddin.