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一种花形磁性工艺为节能记忆装置打开了大门

2020年7月2日通过杰克赫兹

什么是磁skymion ?它又是如何成为更高效的磁性存储器的关键呢?

历史上,磁存储器一直被用作计算机系统中非易失性存储器的主要来源。

老式的磁存储器使用铁磁材料(暴露在磁场中会永久磁化的材料)和电脉冲以磁场状态为基础的二进制存储数据。这些形式的磁存储器大多是在移动存储设备,如硬盘驱动器和软盘。

在硬盘驱动器中以磁性形式存储的二进制数据的描述

在硬盘驱动器中以磁性形式存储的二进制数据的描述。图片由耶鲁大学

现在,随着设备缩小到纳米长度,物理学家们一直在研究纳米结构、界面和表面,希望创造新的磁性记忆形式。

磁存储器的利与弊

磁性存储器,就像所有形式的存储器一样,提供了许多权衡。磁存储器最大的优点之一就是它不易挥发。这意味着即使断电,内存状态仍然存在。这对存储很重要,因为计算机中的大多数内存形式,如SRAM和DRAM是易失性的。

另一方面,磁存储器通常非常耗电,操作缓慢。研究人员希望利用磁性存储的好处,同时尽量减少其缺点,他们一直在研究新技术,MRAM就是一个很受欢迎的例子。

现在有了纳米级的设备,基于纳米物理的新型磁存储器也正在出现。这个领域的有力竞争者是磁skyrmion

什么是磁性skymion ?

磁破密子是一种准粒子,最早在理论上被预言后来观察实验。与一般的“上”或“下”磁性状态不同,比如在硬盘中使用的状态,skyrmions提供了一种花形状态。

这种形状,连同其他独特的特征,如体积小,稳定性高,易于通过电流操作-已经把skyrmions作为一个中心研究课题放在了聚光灯下。研究人员希望这项新技术能够在未来实现低能量、高密度内存和逻辑门。

室温磁性粒子

潜在的用于存储的磁性粒子。图片由日本东北大学

这一点,使用skyrmionic技术的设备通常依赖于电流控制的skyrmions运动。问题是,这不是一种能源或区域效率的技术。理想情况下,使用固定在太空中的skyrminons可以导致更紧凑和更节能的设备。

操纵固定的磁性Skyrmions

在一项新的研究中,弗吉尼亚联邦大学(VCU)和加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员宣布,他们已经找到了一种方法操作固定的磁性粒子来存储数据。该技术采用电压控制的磁各向异性,而不是电流控制的方法。

Skyrmions在一个伪造的设备上

从磁力显微镜显示的图像显示在一个制造的设备上的微粒。图片由联邦

首席研究员Dhritiman Bhattacharya说:“我们的发现证明了利用电场控制skymion状态的可能性,这最终可能导致更紧凑、更节能的纳米磁性设备。”

在存储设备方面的一个有前途的未来

这项新研究可能会对空中记忆的发展产生重大影响。研究人员称,这项新技术允许使用更密集、更节能的存储设备,释放了这项新技术的许多潜力。

尽管仍有一些主要障碍需要克服,但这些发现是我们在改变记忆设备的道路上取得的重大成就。


你在内存设备能效方面遇到过哪些障碍?你是如何克服这些障碍的?请在下面的评论中分享你的经验。