Технология магнитной памяти с произвольным доступом (MRAM) предлагает значительный потенциал универсальной архитектуры памяти следующего поколения. Тем не менее, современные MRAM по-прежнему в основном ограничены субнаносекундным ограничением скорости, что остается давней научной проблемой в исследованиях и разработках в области спинтроники. В этом проекте с двумя докторскими диссертациями Лудинг Ван экспериментально продемонстрировал полнофункциональное пикосекундное строительное устройство опто-MRAM, интегрировав сверхбыструю фотонику со спинтроникой.
Узкие места разработки MRAM
Вы когда-нибудь сталкивались с неожиданным выключением компьютера, потерей документов в процессе, над которым вы работали часами? Технология магнитной памяти с произвольным доступом (MRAM) фокусируется на манипулировании спином электрона, чтобы справиться с таким техническим сбоем. Внутри битов MRAM данные записываются путем переключения направления наномагнитов. Таким образом, MRAM позволяет надежно сохранять данные при отключенном питании, компьютеры загружаются быстрее, а устройства потребляют меньше энергии.
За последние 25 лет было изобретено и выпущено на рынок два основных поколения MRAM. Самые ранние MRAM используют магнитное поле для записи битов, тогда как современные MRAM реализуют метод, основанный на спиновом токе. Однако процессу записи данных в эти MRAM препятствует давняя проблема: скорость ограничена наносекундным режимом и потребляет много энергии.
Сверхбыстрая интеграция фотоники
В этой диссертации Лудинг Ван из исследовательской группы «Физика наноструктур» факультета прикладной физики объединяет быстрое развитие в области сверхбыстрой фотоники, фемтосекундный (fs) лазер: самые быстрые стимулы, коммерчески доступные человечеству, чтобы преодолеть наносекундное ограничение скорости. , и в процессе сделать его в тысячу раз более энергоэффективным.
В этом проекте двойной докторской степени исследователи из Эйндховенского технологического университета (TU/e) под руководством проф. доктор Берт Купманс и Пекинский институт Ферта Бэйханского университета под руководством проф. доктор Weisheng Zhao продемонстрировали первое доказательство концепции этой спинтронно-фотонной памяти с использованием междисциплинарного мышления.
Гибридная оптическая память MRAM
Вдохновленный фемтосекундными лазерными схемами полностью оптического переключения (AOS) в синтетических ферримагнитных мультислоях, обнаруженных TU/e в 2017 году, их интеграция с битом MRAM стала конкурентоспособным путем к конструкции MRAM следующего поколения. Из его докторской степени. Wang сообщает о конструкции и характеристиках такого «гибридного» устройства опто-памяти, изобретенного битовой ячейкой опто-MRAM. Он показывает мировую рекордную скорость записи 20 пикосекунд (пс), что на 1-2 порядка выше, чем у современных MRAM, с повышенной энергоэффективностью (≈ 100 фемтоджоулей для переключения 50×50). бит размера nm2).
Этот первый шаг к разработке «опто-MRAM» является очень многообещающим началом уникальной энергонезависимой фотонной памяти. Он обеспечивает прямое преобразование оптической информации в магнитную без промежуточных промежуточных этапов электронного преобразования, требующих больших затрат энергии. Кроме того, экспериментальные результаты представляют собой важный шаг вперед, стимулирующий дальнейшие фундаментальные научные исследования, объединяющие области спинтроники и фотоники.
