Учёные создали магнитную «оперативку»

Учёные из МФТИ совместно с коллегами из ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН и Международной ассоциированной лаборатории LIA LICS [Международная ассоциированная лаборатория (МАЛ) Laboratoire international associé (LIA) Критические и сверхкритические явления в функциональной электронике, акустике, флюидике (Laboratoire international associé des phénomènes critiques et supercritiques en électronique fonctionnelle, acoustique et fluidique)] продемонстрировали работу нового типа памяти. Соответствующая статья была опубликована в Applied Physics Letters . Переход к новому типу памяти может существенно сократить энергопотребление, а также позволит мгновенно запускать устройства на его основе.


Одним из главных элементов любого компьютера или смартфона является оперативная память — то, что по английски называют RAM (random access memory). Самая популярная из них — динамическая полупроводниковая RAM — использует очень простой механизм. Ячейка памяти состоит из транзистора, открывающего и закрывающего доступ к конденсатору. Заряд конденсатора является носителем информации, представленной бинарным кодом: заряжен — 1, разряжен — 0.

«Индустрия RAM сегодня очень сильно развита, скорости модулей становятся всё быстрее, однако есть существенный недостаток, который ввиду конструкции современной памяти не удастся преодолеть, — низкая энергоэффективность. Мы в своей работе демонстрируем магнито-электрическую ячейку памяти. Она позволит снизить затраты энергии на запись и чтение в десятки тысяч раз» , — говорит Сергей Никитов , руководитель исследования, заведующий специализацией кафедры твердотельной электроники, радиофизики и прикладных информационных технологий МФТИ, член-корреспондент РАН, директор ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН.


Ячейка магнито-электрической памяти (MELRAM) состоит из двух элементов с особыми свойствами. Первый — это пьезоэлектрическая подложка. Пьезоэлектрики деформируются, если к ним приложить напряжение, и наоборот — создают напряжение, если их деформировать. Второй элемент — слоистая структура, которая обладает сильной магнитоупругостью, то есть уже магнитные свойства меняются вместе с деформацией. В силу анизотропии слоистой структуры — её разного строения по осям — намагниченность может иметь два направления, которым и ставят в соответствие логические единицу и ноль. Ячейки памяти MELRAM способны сохранять своё состояние, в отличие от ячеек динамической RAM, значения в которой надо постоянно обновлять и которые теряются при отключении от сети.

Антон Чурбанов , аспирант ФФКЭ МФТИ, рассказывает: «Мы создали образец размером около миллиметра и продемонстрировали его работу. Важно отметить, что на основе использованных структур можно создавать и нанометровые ячейки, сходные по размерам с теми, что используются в обычной RAM».


Особое место в исследовании занимал механизм считывания данных: в ранее демонстрировавшихся ячейках MELRAM использовались высокочувствительные датчики магнитных полей, которые довольно сложно было бы масштабировать до малых размеров. Однако выяснилось, что считывать информацию можно и без этих сложных приборов. Когда к ячейке прикладывается напряжение, пьезоэлектрическая подложка деформируется, и, в зависимости от характера деформации, намагниченность меняет направление — происходит запись информации. Однако если направление магнитного поля изменяется, то возникает некоторое дополнительное напряжение в образце, которое можно зарегистрировать, тем самым узнав состояние. Так как при считывании может измениться направление намагниченности, впоследствии необходимо перезаписать считанное значение в эту ячейку заново.


По мнению авторов работы, при переходе к маленьким размерам работоспособность предложенного ими решения никак не ухудшится, а значит, можно утверждать, что у MELRAM хорошие перспективы в области вычислительной техники с жёсткими требованиями к энергопотреблению.

 
По теме
Тренажеры в новой лингвистической гимназии в Мытищах - Правительство Московской области Источник: Пресс-служба Губернатора Московской области, Александр Щемляев Инспекторы Главгосстройнадзора Московской области проводят очередную проверку строительства физкультурно-оздоровительного комплекса в Солнечного
19.06.2018
 
Старшеклассники и студенты на лекции - Правительство Московской области Источник: Фотобанк Московской области, Сергей Демянюк В этом году количество выпускников в Подмосковье превышает 100 тысяч человек, из них порядка 70 тысяч ребят заканчивают девятый класс,
19.06.2018
Еженедельно 250 ступинских школьников посещают творческие мастер-классы в Доме культуры «Металлург» - Ступинская панорама Ступинское информагентство, Татьяна Трусова Сотрудники ступинского Дома культуры «Металлург» проводят творческие мастер-классы для детей, отдыхающих в летних оздоровительных лагерях дневного пребывания,
19.06.2018
На проверке Главгосстройнадзора ход строительства ФОКа с бассейном в Солнечногорском районе - Главгосстройнадзор МО Инспекторский состав Главгосстройнадзора Московской области в рамках акции «Осторожно каникулы» проводит очередную проверку строительства физкультурно-оздоровительного комплекса,
19.06.2018 Главгосстройнадзор МО
В МФТИ создали методику, упрощающую разработку новых оптических устройств от фотоаппарата до лазера - Долгие Пруды Физики из МФТИ нашли способ облегчить проектирование различных устройств, использующих графен и метаматериалы, привлекающие большое внимание как ученых, так и инженеров.
18.06.2018 Долгие Пруды
Братья Николай, Иван, Сергей Усмановы приехали в Первый казачий из Тульской области.
19.06.2018 Красное знамя
Как проходит день ребят, чем они занимаются и чем их кормят – узнала корреспондент Орехово-Зуевского ИА Марина Отрадная Максим Лебедев Детский оздоровительный лагерь спортивной направленности «Совёнок» в гимназии №
19.06.2018 Орехово-Зуевская правда
Новый способ призыва к безопасному поведению на дороге придумали отдыхающие пришкольного лагеря В летнем оздоровительном лагере с дневным пребыванием проведен «Единый день безопасности дорожного движения».
19.06.2018 Газета Родник
Ночью 19 июня произошло сразу два пожара.   В половине второго пожарным сообщили о горящем «Вольво», припаркованном у дома 205в по проспекту Красной Армии.
19.06.2018 Газета Вперёд
Минэкологии: в рамках программы «Родники Подмосковья» будет благоустроен легендарный источник в Егорьевске - Министерство экологии МО Специалисты минэкологии осмотрели родник Казанской Божьей Матери, расположенный между деревнями Колычево и Сазоново городского округа Егорьевск.
19.06.2018 Министерство экологии МО
Тематический концерт прошёл в Ступине - Ступинская панорама Ступинское информагентство, Екатерина Кардаш Тематический концерт, посвящённый 80-летию города Ступино и 100-летию ВЛКСМ состоялся на Комсомольской площади возле памятника «Дороги революции».
19.06.2018 Ступинская панорама
Дом культуры городского поселения Хорлово приглашает вас принять участие в IV-м открытом фестивале рок-музыки и народного творчества «Иван Купала», который состоится 29 июля.
19.06.2018 Куйбышевец
«Умом Россию не понять…», «Люблю грозу в начале мая…» – эти и другие строки литературного наследия русского поэта Федора Тютчева звучали 18 июня на поэтическом часе, организованном Центральной городской библиотекой им.
18.06.2018 Газета Факт
В Рузском округе появился еще один музей. Конечно, не все формальности еще соблюдены, но по количеству экспонатов и материалов он ничуть не уступает многим государственным хранилищам старины,
18.06.2018 Красное знамя
Чем перуанскому болельщику понравилось в Химках - Химские новости Омар Каспе Наварро – спортивный комментатор из Лимы. Мужчина впервые приехал в Россию, чтобы быть рядом со своей национальной сборной, попавшей на чемпионат мира по футболу после длительного перерыва в 36 лет.
19.06.2018 Химские новости
Коломенские спортсмены приняли участие в Чемпионате и первенстве России по стрельбе из арбалета в Ульяновске - Комитет по физической культуре и спорту 06-11 июня 2018 года в г. Ульяновске, на базе Спорткомплекса Ульяновского государственного технического университета и стадиона «Волга» прошли Чемпионат и первенство России по стрельбе из лука и арбалета.
20.06.2018 Комитет по физической культуре и спорту
Накануне чемпионата мира по футболу, который в этом году проходит в нашей стране, редакция «ЗВ» встретилась с местным спортсменом-краеведом Евгением Киселёвым,
19.06.2018 Звенигородские ведомости
«Лес на ладони» - Газета Ключ Теперь о лесном хозяйстве Подмосковья можно узнать, не выходя из дома. У публичной карты Московской области (rgis.mosreg.
19.06.2018 Газета Ключ
Чем перуанскому болельщику понравилось в Химках - Химские новости Омар Каспе Наварро – спортивный комментатор из Лимы. Мужчина впервые приехал в Россию, чтобы быть рядом со своей национальной сборной, попавшей на чемпионат мира по футболу после длительного перерыва в 36 лет.
19.06.2018 Химские новости
Источник: Главное управление государственного строительного надзора Московской области Сотрудники Главгосстройнадзора Московской области проверяют ход строительства эстакады в Ленинском районе,
19.06.2018 Правительство Московской области
Всего в программу ремонта дорог на 2018 год внесены 72 объекта общей протяженностью более 50 километров К началу июля 2018 года в Истринском городском округе отремонтируют 40 дорог, что составит более 50% от общего плана.
19.06.2018 Истринские ВСети
Реконструкция водозаборного узла (далее – ВЗУ) № 7 идёт полным ходом - монолитные работы по строительству резервуаров практически завершены, начинаются работы по ремонту оборудования.
19.06.2018 Газета Факт