Прогресс, о котором будет сообщено в Proceedings of the National Academy of Sciences, может привести к тому, что компьютеры включатся мгновенно и будут работать с гораздо большей скоростью и значительно меньшим энергопотреблением.Исследовательская группа под руководством Сайифа Салахуддина, доцента электротехники и компьютерных наук, обнаружила, что небольшой наклон магнитов позволяет легко переключать их без внешнего магнитного поля. Это открывает дверь в систему памяти, которую можно упаковать в микропроцессор, что является важным шагом на пути к сокращению рассеивания энергии в современной электронике.«Чтобы снизить энергопотребление и увеличить скорость, мы хотим иметь возможность производить компьютерный чип, включающий в себя память, чтобы он был близок к вычислительным действиям», — сказал Салахуддин. «Однако физика, необходимая для создания долговременного хранилища, несовместима с интегральными схемами».
Создание и переключение полярности в магнитах без внешнего магнитного поля было ключевым направлением в области спинтроники. Создание магнитного поля требует энергии и места, поэтому магниты еще не интегрированы в компьютерные микросхемы.
Вместо этого существуют отдельные системы долговременной магнитной памяти. К ним относятся жесткий диск компьютера, на котором хранятся данные, и различные виды оперативной памяти или ОЗУ на интегральных схемах центрального процессора или ЦП, где выполняются вычисления и логические операции.
Большая часть энергии, используемой в вычислениях, тратится на передачу данных из одного типа памяти в другой. Это быстро требует больше энергии и генерирует больше тепла.В прошлых исследованиях Салахуддин и его коллеги обнаружили, что направление электрического тока через редкий металл тантал создает полярность в магнитах без внешнего магнитного поля. Но битва на этом не закончилась.
Установка достаточного количества наномагнитов на чип означала их перпендикулярное выравнивание, но эта вертикальная ориентация сводила на нет переключающие эффекты тантала.«Мы обнаружили, что, наклоняя магнит — достаточно всего 2 градусов — вы получаете все преимущества магнитного переключателя высокой плотности без необходимости во внешнем магнитном поле», — сказал Салахуддин.