Создан рабочий образец оперативной памяти на основе магнитоэлектрического эффекта
Сегодня сложно найти электронное устройство, которое не имело бы оперативной памяти. На ее использовании завязаны практически все особенности функционирования программного обеспечения. Хотя есть у «оперативки» и существенный минус – крайне высокое энергопотребление. Согласно статье, опубликованной в издании Applied Physics Letters, группе специалистов из МФТИ совместно с коллегами из ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН и Международной лаборатории LIA LICS удалось разработать память абсолютно нового типа. Подход ученых поможет не только снизить энергопотребление, но и значительно ускорить работу устройств.
Ячейка «классической» оперативной памяти (RAM) состоит из транзистора, регулирующего доступ к конденсатору. Конденсатор может быть заряжен, и тогда его значение равно 1, либо разряжен и его значение, соответственно, будет 0. Разработанная же магнитно-электрическая память (MELRAM) состоит из двух элементов: пьезоэлектрической подложки и особой слоистой структуры. Пьезоэлектрические элементы могут деформироваться, если к ним приложить напряжение, или создавать его, если их деформировать. Слоистая структура обладает сильной магнитоупругостью (магнитные свойства в ней меняются вместе с деформацией). Из-за анизотропии слоистой структуры намагниченность может иметь два направления, которым и ставят в соответствие логические 1 или 0. При этом память MELRAM (в отличие от использующейся сейчас RAM) способна сохранять своё состояние даже при отключении от сети. Как заявили Сергей Никитов, руководитель исследования, заведующий специализацией кафедры твердотельной электроники, радиофизики и прикладных информационных технологий МФТИ, и его коллега Антон Чурбанов, аспирант ФФКЭ МФТИ,
«Индустрия RAM сегодня очень сильно развита, скорости модулей становятся всё быстрее, однако есть существенный недостаток, который ввиду конструкции современной памяти не удастся преодолеть, — низкая энергоэффективность. Мы в своей работе демонстрируем магнито-электрическую ячейку памяти. Она позволит снизить затраты энергии на запись и чтение в десятки тысяч раз. Мы создали образец размером около миллиметра и продемонстрировали его работу. Важно отметить, что на основе использованных структур можно создавать и нанометровые ячейки, сходные по размерам с теми, что используются в обычной RAM».
Когда к ячейке памяти MELRAM прикладывается напряжение, пьезоэлектрическая подложка деформируется, и, в зависимости от характера деформации, намагниченность меняет направление и происходит запись информации. Однако если направление магнитного поля изменяется, то возникает некоторое дополнительное напряжение в образце, которое можно зарегистрировать, тем самым узнав состояние. Так как при считывании может измениться направление намагниченности, впоследствии необходимо перезаписать считанное значение в эту ячейку заново.
Основано на материалах пресс-службы МФТИ