Еще в 2005 году профессор физики Йохан Окермен (Johan Akerman) пророчил, что магниторезистивная память (Magnetoresistive Random Access Memory, MRAM) является одним из главных кандидатов на роль “универсальной памяти”, которая станет заменой различным типам памяти, которые можно обнаружить рядом друг с другом в схемах современных электронных устройств. Команда исследователей из Национального университета Сингапура (National University of Singapore, NUS) и Университета науки и техники Короля Абдуллы (King Abdullah University of Science and Technology, KAUST), Саудовская Аравия, разработала новый тип MRAM-памяти, который может сделать реальностью предвидение профессора Окермена.
В настоящее время во множестве электронных устройств используется статическая память (static random access memory, SRAM), динамическая память (dynamic random access memory, DRAM) и Flash-память, каждая из которых имеет свои преимущества и свои недостатки. Память SRAM быстра, но очень дорога в производстве. Кроме этого, SRAM-память “забывает” все после выключения питания устройства. Память DRAM более дешева в производстве, она имеет гораздо большие объемы, нежели SRAM-память, но ее нужно периодически обновлять и она также все “забывает” после выключения питания устройства. Flash-память является энергонезависимой памятью, но она дорога в производстве, а процессы записи информации в такую память занимают достаточно много времени.
Технология MRAM-памяти объединяет в себе только положительные черты память всех вышеперечисленных типов. Технологии нового поколения позволяют создать микросхемы MRAM-памяти, имеющие необычайно высокий показатель плотности хранения информации и крайне низком показателе количества используемой энергии. Несмотря на то, что разработки MRAM-памяти ведутся с 1990-х годов, постоянная череда совершенствования технологий DRAM и Flash-памяти держала MRAM-память за пределами “игрового поля”.
В существующей технологии MRAM-памяти данные хранятся в магнитных ячейках, сформированных между двумя ферромагнитными пластинами, разделенными тонким слоем изоляционного материала. К сожалению, надежность такой памяти крайне низка и это обусловлено тем, что эти пластины, толщина которых составляет около одного нанометра, очень трудно изготовить с соблюдением всех требований по точности. Наличие дефектов, в свою очередь, является причиной, что существующая MRAM-память может хранить данные не более года времени.
Исследовательская группа нашла способ как заменить тонкие ферромагнитные пластины альтернативной многослойной структурой, толщина которой составляет уже 20 нанометров. При таком размере этого элемента уже можно обеспечить должное соблюдение точности изготовления, а данные, записанные в ячейки новой MRAM-памяти, могут храниться минимум 20 лет, что делает этот тип памяти подходящим для использования в электронике потребительского класса.
“Использование MRAM-памяти поможет нам избавиться от ожидания загрузки наших компьютеров и смартфонов” – рассказывает доктор Янг Хюнсу (Dr Yang Hyunsoo), возглавляющий исследовательскую группу, – “Количество доступной для хранения данных памяти увеличится, и больше не надо будет постоянно нажимать на кнопку “Сохранить”, ведь данные не потеряются даже при неожиданном отключении электричества”.
Исследователи уверены, что совершенный ими прорыв может в корне изменить архитектуру существующих компьютеров и микропроцессорных систем, сделать их более дешевыми в производстве. Это также понимают и производители полупроводниковых чипов, некоторые из которых проявили большой интерес к новой технологии MRAM-памяти, на которую в настоящее время оформляется патентная заявка. А в ближайшем времени исследователи вместе с некоторыми партнерами из промышленного сектора собираются создать первые опытные образцы памяти, ячейки которой будут изготовлены по новой технологии.
