Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) предложили новую концепцию так называемой беговой памяти — магнитной компьютерной памяти, работающей на спиновом токе. Устройства на таком типе памяти будут способны хранить больший объем информации по сравнению с современными флеш-накопителями и жесткими дисками. Скорость чтения, записи и время хранения данных также возрастут.

Статья об этом опубликована в авторитетном научном журнале Scientific Reports.

Модули беговой памяти (англ. racetrack memory) ученые предлагают изготавливать по принципу сэндвича: тяжелый металл (платина, рутений, тантал и т.д.) покрывается слоем ферромагнетика толщиной около 1 нанометра, который сверху закрывается еще одним слоем тяжелого металла. В процессе построения модуля используется принцип наноструктурирования, что делает эту технологию быстрее, проще и дешевле по сравнению с другими.

Носителем информации в модуле будет выступать скирмиониум, топологически устойчивый вихреподобный участок намагниченности — более совершенный аналог скирмиона.

«Топологические особенности скирмиониума позволяют существенно повысить плотность записи информации. Мы также исследовали его стабильность под воздействием тока, чтобы определить технологические условия и режимы работы нашей памяти. В скирмиониуме нам удалось снять ограничения, свойственные скирмиону. В частности, нивелировать силу Магнуса, действие которой приводило к потере данных», — пояснил один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории пленочных технологий Школы естественных наук ДВФУ Александр Колесников.

Ученые показали стабильность скирмиона и скирмиониума до радиусов 2 и 15 нанометров, соответственно. Если пересчитать в плотность записи, это для первого случая она составит около 50 Терабит/кв. дюйм, для второго около 1 Терабит/ кв. дюйм. У современных HDD плотность записи — порядка 1 Терабит/ кв. дюйм.

«Поскольку мы предлагаем прототип ячейки памяти, а не готового устройства, корректного сравнения скорости записи провести нельзя. В готовом устройстве число физических элементов, производящих запись информации, может отличаться. Максимальные значения для современных устройств HDD — около 500 Мегабайт/секунду. Если рассмотреть одну нашу ячейку памяти, то на запись одного бита требуется 700 пикасекунд, что соответствует скорости записи около 170 Мегабайт/секунду. Больше ячеек — выше скорость», — пояснил Александр Колесников.

Также ученые отметили, что для работы памяти на скирмиониуме не требуется внешних источников питания — она энергонезависима. Таким образом, диск на беговой памяти сохранит данные, даже если компьютер долго не будет подключен к источнику питания. Современные жесткие диски подвержены процессу размагничивания, при котором происходит полная утрата данных. Кроме того, в беговой памяти отсутствует ограничение по числу циклов записи. Это выгодно отличает технологию магнитной беговой памяти от современных SSD-дисков, которые имеют конечное количество циклов перезаписи.