Группа исследователей из МФТИ, ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, а также Международной ассоциированной лаборатории LIA LICS (Laboratoire international associé) продемонстрировали работу нового типа памяти. Соответствующая статья была опубликована в Applied Physics Letters.

Обычная RAM использует очень простой механизм. Ячейка памяти состоит из транзистора, открывающего и закрывающего доступ к конденсатору. Заряд конденсатора является носителем информации, представленной бинарным кодом: заряжен — 1, разряжен — 0. Однако есть существенный недостаток, который ввиду конструкции современной памяти не удастся преодолеть, — низкая энергоэффективность. Исследователи продемонстрировали магнито-электрическую ячейку памяти, которая по их заявлению позволит снизить затраты энергии на запись и чтение в десятки тысяч раз.

Ячейка магнито-электрической памяти (MELRAM) состоит из двух элементов с особыми свойствами. Первый — это пьезоэлектрическая подложка. Пьезоэлектрики деформируются, если к ним приложить напряжение, и наоборот — создают напряжение, если их деформировать. Второй элемент — слоистая структура, которая обладает сильной магнитоупругостью, то есть уже магнитные свойства меняются вместе с деформацией. В силу анизотропии слоистой структуры — её разного строения по осям —намагниченность может иметь два направления, которым и ставят в соответствие логические единицу и ноль. Ячейки памяти MELRAM способны сохранять своё состояние, в отличие от ячеек динамической RAM, значения в которой надо постоянно обновлять и которые теряются при отключении от сети.

Исследователи создали образец размером около миллиметра и продемонстрировали его работу. Утверждается, что возможно создание нанометровых ячеек, сходных по размерам с теми, что используются в обычной RAM.

Особое место в исследовании занимал механизм считывания данных: в ранее демонстрировавшихся ячейках MELRAM использовались высокочувствительные датчики магнитных полей, которые довольно сложно было бы масштабировать до малых размеров. Выяснилось, что считывать информацию можно и без этих сложных приборов. Когда к ячейке прикладывается напряжение, пьезоэлектрическая подложка деформируется, и, в зависимости от характера деформации, намагниченность меняет направление — 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.