Исследователи из Лаборатории IBM сделали еще один крупный шаг к коммерциализации нового типа памяти, известно как Racetrack Memory (кратко об этом мы уже писали здесь). Память построена по новой технологии, использующей магнитные нанопровода для хранения данных с высокой плотностью. Идея заключается в перемещении границ между областями с разной намагниченностью вдоль нанопроводов при помощи небольших импульсов тока с круговой поляризацией.

Рис. 1. Схематическое изображение идеологии
работы нового типа памяти, известного
как racetrack memory.

Обычный компьютер хранит большую часть информации на жестком диске, где информация содержится на тонкой магнитной пленке, нанесенной на диск, вращаемый при помощи специального двигателя. Недостатки такого способа сохранения информации очевидны: в первую очередь, это наличие движущихся механических частей, что снижает срок службы устройства. Кроме того, плотность подобной магнитной записи имеет свои фундаментальные пределы.

Racetrack Memory работает по другим принципам. Она радикально отличается за счет того, что использует в своей работе электрические токи, которые перемещают по нанопроводу области с различной намагниченностью, не изменяя пространственного положения атомов. Такое перемещение происходит при помощи внешнего магнитного поля или за счет импульса тока с круговой поляризацией (т.е. потока электронов с круговой поляризацией, который несет в себе определенный угловой момент).

В новом типе памяти данные сохраняются при помощи отдельных магнитных доменов, а считываться биты могут при перемещении всей последовательности по длине нанопровода к специальному устройству чтения и записи. Чип такой памяти мог бы содержать множество отдельных магнитных нанопроводов длиной несколько микрон и шириной порядка 30 нм. Таким образом, если Racetrack Memory попадет на рынок, она позволит при тех же физических размерах устройства хранить до 100 раз больше данных, чем существующая технология произвольного доступа (RAM), т.е. сохранять сотни гигабайт информации там, где сейчас объемы исчисляются 1 – 2 гигабайт.

Разработка нового типа памяти ведется с 2004 года. За это время команда из IBM Almaden Research Center (США) даже создала первые опытные образцы устройств, позволяющих записывать и читать простейшие последовательности битов информации с единственного нанопровода. Однако до сих пор нельзя было гарантировать работоспособность более сложного устройства, ведь было неизвестно, насколько быстро можно перемещать границы доменов по нанопроводу. Также был неясен характер движения. Мгновенно ли начинается движение доменов при включении тока? Или им требуется определенное время для достижения «пиковой» скорости? Аналогичная информация нужна была и в случае с прекращением движения.

Эксперименты группы ученых в лаборатории IBM показали, что имеет место вторая картина. Они на опыте измерили время, которое требуется магнитному домену для достижения пиковой скорости перемещения. Результат исследований стал сюрпризом: домену требуется удивительно долгое время для «разгона» и «остановки» – в пределах 10 нс. При этом он проходит расстояние порядка 1 мкм. Правда, расстояния и времена «разгона» и «торможения» совпали, как будто явление происходит под действием инерции. Точное понимание этого процесса позволит исследователям создать средство управления перемещением магнитных доменов, безошибочно записывая и считывая данные.

В ближайшем будущем специалисты лаборатории IBM планируют построить первый опытный чип памяти, использующий в своей работе полученные данные.