Ein bedeutender Fortschritt im Bereich des Computerspeichers wurde gerade von japanischen Forschern erzielt. Sie haben eine neue universelle Speichertechnologie entwickelt, die in Geschwindigkeit und Energieeffizienz die Module übertrifft, die in heutigen Computern verwendet werden.
Wafer (industrielle Scheibe) mit klassischen elektronischen Chips.
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Diese Innovation basiert auf dem MRAM-Speicher (Magnetoresistive Random Access Memory), der für seine Geschwindigkeit und seine Fähigkeit bekannt ist, Daten ohne Stromversorgung zu speichern. Im Gegensatz zum traditionellen RAM verlangsamt sich MRAM nicht bei hoher Nachfrage.
Die Einschränkung von MRAM war der hohe Energieverbrauch beim Schreiben von Daten. Die Forscher haben dieses Hindernis überwunden, indem sie eine neue Komponente entwickelt haben, die den Energiebedarf für die Änderung der Polarität des Trägers erheblich reduziert.
In einem Artikel, der in
Advanced Science veröffentlicht wurde, beschreiben die Wissenschaftler ihren Prototyp, eine heterogene multiferroische Struktur. Diese Struktur integriert eine dünne Vanadiumschicht zwischen ferroelektrischen und piezoelektrischen Materialien, was eine Magnetisierung durch ein elektrisches Feld ermöglicht.
Diese Vanadiumschicht spielt eine entscheidende Rolle bei der Stabilisierung der Magnetisierungsrichtung, ein wiederkehrendes Problem in früheren MRAM-Geräten. Tests haben gezeigt, dass die magnetische Richtung mit einem elektrischen Strom umgekehrt werden kann, während die Stabilität ohne Stromversorgung erhalten bleibt.
Allerdings hat die Studie die Abnahme der Schaltwirkung über die Zeit nicht behandelt, ein häufiges Problem in elektrischen Geräten. Trotzdem verspricht diese Technologie eine langlebigere und leistungsstärkere Nutzung in kommerziellen Computern.
Schließlich könnte dieser neue Ansatz für MRAM unsere Herangehensweise an die Informatik verändern, indem er überlegene Leistung bei reduziertem Energieverbrauch bietet. Sie stellt eine vielversprechende Alternative zu aktuellen Speichertechnologien dar, ohne bewegliche Teile zu benötigen.
Was ist MRAM-Speicher?
Der MRAM-Speicher, oder Magnetoresistive Random Access Memory, ist eine Speichertechnologie, die die Vorteile von RAM und traditionellen Speichermedien kombiniert. Er ist in der Lage, Daten ohne Stromversorgung zu speichern, während er gleichzeitig schnelle Zugriffszeiten bietet.
Im Gegensatz zum dynamischen RAM (DRAM), der seine Daten ohne Stromversorgung verliert, verwendet MRAM magnetische Verbindungen, um Informationen zu speichern. Dies ermöglicht eine langfristige Datenspeicherung, auch ohne Strom.
MRAM ist außerdem nichtflüchtig, was bedeutet, dass keine ständige Aktualisierung erforderlich ist, um die Daten zu erhalten. Diese Eigenschaft macht ihn besonders interessant für Anwendungen, die hohe Zuverlässigkeit und geringen Energieverbrauch erfordern.
Schließlich ist MRAM strahlungsresistent, was ihn ideal für Raumfahrt- und militärische Umgebungen macht, wo Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von entscheidender Bedeutung sind.
Wie funktioniert die neue MRAM-Technologie?
Die neue MRAM-Technologie, die von japanischen Forschern entwickelt wurde, verwendet eine heterogene multiferroische Struktur. Diese Struktur umfasst eine Vanadiumschicht zwischen ferroelektrischen und piezoelektrischen Materialien, was eine Magnetisierung durch ein elektrisches Feld ermöglicht.
Die Vanadiumschicht wirkt als Puffer und stabilisiert die Richtung der Magnetisierung. Dies löst ein großes Problem früherer MRAM-Geräte, bei denen die Richtung der Magnetisierung schwer stabil zu halten war.
Durch Anlegen eines elektrischen Stroms konnten die Forscher die magnetische Richtung der Materialien umkehren. Diese Umkehrung bleibt auch nach Entfernen des Stroms erhalten, was eine stabile Datenspeicherung ohne Stromversorgung ermöglicht.
Diese Innovation reduziert den Energieverbrauch für das Schreiben von Daten erheblich und erhöht gleichzeitig die Geschwindigkeit der Prozesse. Sie ebnet den Weg für leistungsstärkere und langlebigere Computeranwendungen.
Quelle: Advanced Science