Speicherchips der Zukunft: Pulse von 6,4 Pikosekunden schreiben magnetische Bits
„Nature Electronics“ stellt zwei Fortschritte für magnetische Speicher (MRAM) vor: einen extrem schnellen, sparsamen Schreibvorgang aus Singapur und einen Optimierungsrechner aus China.
Symbolbild · Foto: Steve Jurvetson from Los Altos, USA / Wikimedia Commons, CC BY 2.0 (zugeschnitten und skaliert)
Magnetische Arbeitsspeicher (MRAM) beruhen auf magnetischen Tunnelkontakten; geschrieben wird, indem man die Magnetisierung einer Schicht umschaltet. Die aktuelle Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Electronics“, deren Editorial am 23. Oktober erschien, widmet sich dieser Technik. Ein Team um Hyunsoo Yang von der National University of Singapore hat einen Pulsgenerator direkt auf dem Chip gebaut, der Strompulse von nur 6,4 Pikosekunden erzeugt.
Damit lassen sich magnetische Schichten per sogenanntem Spin-Bahn-Drehmoment umschalten. Wird die Pulsdauer von 100 Mikrosekunden auf 6,4 Pikosekunden verkürzt, sinkt die nötige Schreibenergie laut dem Editorial um vier Größenordnungen. Bisher waren für so kurze Pulse meist sperrige, lasergetriebene Schalter nötig. Ziel ist ein Betrieb im Terahertz-Bereich, um mit herkömmlicher CMOS-Elektronik mithalten zu können.
Eine zweite Arbeit von Weisheng Zhao von der Beihang-Universität und Partnerfirmen nutzt spannungsgesteuerte MRAM mit 96.000 sogenannten Spins als Ising-Maschine. Sie löst Optimierungsaufgaben, wie sie beim Entwurf integrierter Schaltungen anfallen – mit Aktualisierungen in unter einer Nanosekunde und einem Energiebedarf von unter 40 Femtojoule pro Spin.