工程新闻

新技术可以帮助解决协和“内存瓶颈”

最小的磁存储器装置被证实的,使用记录低电流

内存大户,电力削弱大数据可能已经终于遇到了对手。

电气工程师和工程在墨西拿在意大利的威尼斯人官网开发出一种新的磁性存储装置,这可能支持数据中心的计算,这就需要不断增加的电力,存储和速度激增。

基于反铁磁(AFM)材料,该设备是最小的它也是有史以来示范和创纪录的低工作用电流来写入数据。

Pedram哈利利“大数据的兴起,使人工智能在云的边缘设备的出现(AI),并从根本上改变了计算,网络和数据存储等行业,说:” Pedram哈利利在工程的麦考密克学院电气和计算机工程副教授,谁领导的研究。 “不过,现有的硬件不能维持数据为中心的计算的快速增长。可能解决我们的技术ESTA的挑战“。

该研究是 发表 2月10日在该杂志 电子性质.

哈利利共同领导的研究,乔瓦尼Finocchio,电气工程在墨西拿大学的副教授。另外,小组成员包括 马修·格雷森在威尼斯人官网工程电气和计算机工程教授。嘉诚市和洛佩兹维克多多明格斯,谁是哈利利的两个实验室,担任了论文的共同第一作者的成员。

从承诺到可能

AI,虽然报价承诺改善社会的许多领域,包括卫生保健系统,交通和安全性,它只能满足如果计算潜在的ITS可以支持它。

理想情况下,嗳需要今天的存储技术的所有精华部分:东西一样快,静态随机存取存储器(SRAM),并用类似的动态随机存取存储器(DRAM)或闪存的存储容量。最重要的是,它需要低功耗也。

An optical image of the device structure with 4 micrometer pillar diameter. Credit: 威尼斯人官网/University of Messina, Italy“没有记忆的现有技术能够满足所有这些要求的,”哈利利说。 “这就造成了所谓的‘内存瓶颈’,严重限制了今天的AI应用程序的性能和能耗。”

ESTA挑战见面,哈利利和他的合作者看着AFM材料。在AFM材料,电子表现像微小磁体由于称为量子力学性能“旋转”,但由于自旋反并联方式排列的设备本身不表现出肉眼可见的磁化。

典型地,存储器设备需要的电流,以保留存储的数据。但在AFM材料,它是磁有序自旋执行此任务,所以不需要持续施加电流。作为一个额外的好处,该数据不能被外部磁场擦除。由于密集的设备将不会与交互磁场,基于AFM的设备是非常安全和易于按比例缩小到较小的尺寸。

易于采用的技术

由于固有的快速,安全和使用低功耗,AFM材料在过去的研究中被探索。经历的困难前人,但控制磁有序材料内。

哈利利和反铁磁锰他的团队使用铂支柱 - 几何不是先前探测。用直径仅800纳米,存储器这些支柱比此前基于AFM的装置小10倍。

重要的是,该设备正在导致与现有半导体制造实践,这意味着可以很容易地目前的制造企业采用新技术,而无需投资新设备兼容。

“这带来AFM内存 - 从而高度规模化,高性能磁随机存取存储器(MRAM) - 更接近实际应用,”哈利利说。 “这是一个大问题行业有强烈的需求今天的技术和材料来扩展MRAM的缩放和性能,增加的巨额投资该行业已ESTA技术已经作出将其带到制造的回报。”

哈利利的团队正在对未来已经走向步骤ESTA翻译应用。

“我们正在缩减这些设备现在正在努力进一步,并提高他们的方法来读取磁状态,”哈利利说。 “此外,我们正在寻找更节能的方式将数据写入AFM材料,如更换电流随着电压,一项艰巨的任务,可以通过大小或更大的另一种秩序进一步提高能源利用效率。”

这项名为“反铁磁预防艾滋病母婴传播支柱磁有序的电操纵”,是由美国国家科学基金会(ECCS-1853879奖号)和科学研究空军办公室(奖号fa9550-15-1-0377)的支持。