Новое поколение MRAM: японские исследователи разработали технологию памяти с низким энергопотреблением

Ученые из Университета Осаки представили передовую технологию для магниторезистивной памяти (MRAM), способную значительно уменьшить энергозатраты при записи информации. Этот инновационный метод основывается на использовании электрических полей вместо традиционного электрического тока.

В последние годы появилось множество новых типов памяти для вычислительных устройств, предназначенных для преодоления ограничений традиционной оперативной памяти (RAM). Среди них MRAM выделяется благодаря своей энергонезависимости, высокой скорости обработки данных, увеличенной ёмкости хранения и улучшенной износостойкости.

В отличие от традиционной динамической памяти (DRAM), которая требует постоянного электропитания для работы транзисторов и конденсаторов, MRAM использует магнитные состояния для записи и хранения данных, обеспечивая энергонезависимость. Однако текущие решения MRAM требуют большого электрического тока для изменения векторов намагниченности в магнитных туннельных переходах, что приводит к лишнему нагреву и высоким затратам энергии.

Для преодоления этой проблемы специалисты разработали новый элемент для управления MRAM с использованием электрического поля. В основе их метода лежит мультиферроидная гетероструктура, с помощью которой возможно изменение векторов намагниченности электрическим полем. Эффективность этой структуры определяется коэффициентом обратной магнитоэлектрической связи (CME), причём более высокие значения означают более выраженный магнитный отклик.

Ранее были достигнуты мультиферроидные гетероструктуры с высоким коэффициентом CME, превышающим 10–5 с/м. Однако структурные колебания в ферромагнитном слое (Co2FeSi) затрудняли обеспечение нужной магнитной анизотропии. Для улучшения стабильности и контроля конфигурации была внедрена технология добавления ультратонкого слоя ванадия между ферромагнитным и пьезоэлектрическим слоями, что позволило добиться устойчивой границы и надёжного управления магнитной анизотропией.

«Благодаря точному контролю мультиферроидных гетероструктур удалось достигнуть выполнения двух ключевых требований для создания практичных магнитоэлектрических (ME) MRAM-устройств: сохранение бинарного состояния при отсутствии электрического поля и значительный CME-эффект», — подчёркивает ведущий автор исследования Кохэй Хамая.

Это исследование в области спинтронных технологий открывает перспективы для практического применения MRAM, что позволит разработчикам создавать ME-MRAM — память с низким энергопотреблением, подходящую для многочисленных приложений, требующих надёжного и безопасного хранения данных.

Источник: iXBT