Вечная память: в России изобрели сверхскоростную замену ОЗУ
Российские ученые создали совершенно новый тип памяти, который может положить конец монополии полупроводниковых запоминающих устройств.
Физики из России создали новый тип оперативной памяти, сочетающей высокую скорость работы обычной электронной памяти и низкое энергопотребление магнитных носителей информации, говорится в статье, опубликованной в журнале Applied Physics Letters.
«Индустрия RAM сегодня очень сильно развита, ее скорости становятся все больше, однако есть существенный недостаток, который пока не удается преодолеть, — ее низкая энергоэффективность. Созданная нами магнитно-электрическая ячейка памяти позволит снизить затраты энергии на запись и чтение в десятки тысяч раз», — отметил Сергей Никитов, директор Института радиотехники и электроники РАН и заведующий кафедрой в МФТИ.
Пока полупроводниковая ОЗУ остается единственным типом «быстрой» памяти, которая нашла широкое применение среди всех типов вычислительных устройств. Практически все конкурирующие с ней оптические и ферромагнитные технологии мгновенной записи и считывания информации страдают серьезными недостатками, которые не позволяют сделать их коммерчески эффективными. В частности, этому препятствуют высокое тепловыделение, невозможность миниатюризации или особая чувствительность к условиям окружающей среды.
Никитов и его коллеги из МФТИ, ИРЭ РАН и ряда других российских и зарубежных научных организаций сделали первый шаг к ликвидации «монополии» полупроводниковой памяти, разработав новый сверхбыстрый и при этом практичный тип памяти, который они назвали MELRAM.»
Главной проблемой всех магнитных систем записи и чтения информации, как отмечают ученые, является то, что ячейки магнитной памяти крайне сложно уменьшить, так как для их работы требуются очень чувствительные и точные датчики и источники магнитных полей.
Российские физики обнаружили, что эту проблему можно решить при помощи особых материалов, чьи магнитные свойства меняются при их растягивании или сжатии. Эти деформации можно создать, используя пьезоэлектрические материалы, чья форма меняется при пропускании через них электрического тока.
Руководствуясь этой идеей, команда Никитова склеила два кусочка таких материалов и использовала этот «бутерброд» для создания ячеек магнитоэлектрической памяти, где ноль и единица обозначаются направлением намагниченности, а не электрическим зарядом конденсатора, как в обычной оперативной памяти. Соответственно, для того чтобы записать данные в MELRAM, нужно пропустить ток через пьезоэлемент, а для их чтения – измерить напряжение тока, проходящего через ячейку памяти.
У подобных ячеек памяти есть два главных плюса – информация в них хранится фактически вечно до ее первого чтения и ее не нужно постоянно обновлять, как в обычной оперативной памяти. Кроме того, их можно уменьшить до размеров транзисторов, так как для работы MELRAM не нужны внешние датчики магнитного поля.
По мнению авторов работы, при переходе к маленьким размерам работоспособность предложенного ими решения никак не ухудшится, а значит, можно утверждать, что у MELRAM хорошие перспективы в области вычислительной техники с жесткими требованиями к энергопотреблению.
Материал подготовил Сергей Перелесов