RAM diétán

Elsődleges fülek

A modern számítógépek az illékony memória és a nem felejtő memória kombinációját használják a működéshez. A nem felejtő memória olyan adatok, amelyek állandóan a számítógép merevlemezén vannak tárolva, és az egység kikapcsolása után ott maradnak. Az illékony memória az az adat, amelyet a RAM memóriájában tárolnak, és törlődik vagy elveszik, ha a számítógép elveszíti az áramellátását. A RAM problémája az, hogy sok energiát igényel az adatok ideiglenes használatra való tárolása. Bár ezekhez az adatokhoz gyorsabban férnek hozzá, mint az állandó ROM-adatokhoz, jelentős energiabefektetésnek kell lennie, különösen, ha figyelembe vesszük, hogy egyre több adat kerül át felhő szerverekre. A verem túlcsordulásának megakadályozása érdekében a szervereknek elegendő RAM-ra van szükségük a kérelmek feldolgozásához, és elég rugalmasaknak kell lenniük mind az alacsony, mind a nagy volumenű forgalom kezeléséhez.

Dr. Tobias Kosub és Dr. Denys Makarov, a Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) munkatársai új megközelítést alkalmaznak a RAM-mal, hogy olyan rendszert állítsanak elő, amely 50-szeres teljesítménycsökkentést kínál. A hagyományos ferromágneses rendszerekkel ellentétben antiferromágneses magnetoelektromos véletlen hozzáférési memóriával (AF-MERAM) debütálnak.

Mágnesesség

A mágnességnek többféle típusa van. Érdekes módon minden anyag mágneses, de egyes anyagok nagyobb, intenzívebb mágneses teret mutatnak, mint mások. A mágnesesség annak az eredménye, hogy az atomok (mágneses momentum) belül az elektronok keringenek és forognak, valamint az, hogy az összes elektron hogyan hat egymással. A klasszikus patkamágnesben használt fémek vas-, nikkel- és kobaltötvözetek. A mágnesen belül ezeknek az elemeknek a mágneses nyomatékai ugyanabba az irányba igazodnak, észak/dél irányt adva, fokozva a mágneses teret. Ez a ferromágnesesség.

Olyan anyagban, amely antiferromágneses, a kristályrács mágneses momentumai váltakoznak irányban. Mivel az összes mágneses pillanat ellentétes egymással, az anyag nettó mágneses nyomatéka nulla. A sorrend paraméterének megváltoztatásával vagy a mágneses szimmetria megszakításával a nulla nettó mágnesesség megszűnik; így tárolhatók az adatok 1 vagy 0 néven. A HZDR csapata króm-oxidot használt, vékony platinarétegre szerelve; a króm-oxid antiferromágneses tárolóként működik, míg a platina az adatok olvasására szolgál.

Feszültség által vezérelt, nem áram

Egy hagyományos RAM chip elektronikusan tárolja az adatokat. A digitális 1 vagy 0 a chipre kerül, és ott egy áram tartja. Az áramot fenn kell tartani az adatok memóriában tartása érdekében. Antiferromágneses anyagokban nehéz adatokat írni nekik és olvasni, de az adatok az áram leállítása után is ott maradnak. Adatok írásához a króm-oxidhoz a HZDR feszültségeket használ, nem áramokat. A vízvezeték szempontjából gondolva az áram a víz áramlása, míg a feszültség a víz nyomása; a víz nyomásának megváltoztatásához a víznek nem kell folynia. Noha a szükséges feszültségek megemelkednek, impulzusokkal írják az adatokat, ami korlátozza a túlzott energiapazarlást.

A ferromágneses tárolás másik problémája a hiszterézis adatvesztés. A ferromágnesek megtarthatják a korábban alkalmazott mező hatásait, miután eltávolították őket. Ha egy új mezőt túl hamar alkalmaznak, az adatok érvénytelenek lesznek. Az antiferromágneseket nem érinti ez az adathűség-veszteség. Az igazi kihívás az írott információk elolvasása volt.

Rendkívüli hatás

A HZDR fizikusai egy vékony platinaréteget használtak, amely lehetővé teszi az adatok leolvasását az Anomalous Hall Effect segítségével. Ez az a helyzet, amikor egy fémlemezen feszültség alakul ki, ha mágneses mezőnek van kitéve. Tehát, ha az antiferromágnes nettó mágneses pillanatban van, nincs társított feszültség. Ha a mágneses mező le van döntve, enyhe mágneses mező alakul ki. A HZDR csapata megjegyzi, hogy a jel nagyon kicsi, és az észlelés fokozásának módszerein dolgoznak. A csapat azt is megjegyzi, hogy a működő chip nagyon szűk hőmérsékleti tartományban működik, és módszereket vizsgálnak ennek a tartománynak a bővítésére.

Bár még mindig gyerekcipőben jár, ez a kutatás sok ígéretet mutatott. A jövőben a csapat megpróbál több memóriaelemet egyetlen chipbe építeni, valamint memóriatömböket. Az új chipeket továbbra is a hagyományos RAM előállításához használt módszerekkel állítanák elő.

Felső kép: Ram modul (Public Domain)