Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) разработали инновационную концепцию магнитной беговой памяти, основанную на использовании спинового тока. Это открытие обещает устройства, значительно превосходящие современные флеш-накопители и жесткие диски как по объему хранимой информации, так и по скорости чтения/записи, а также времени хранения данных.
Устройство и преимущества технологии
Модули беговой памяти (racetrack memory) создаются по принципу сэндвич-структуры: слой ферромагнетика толщиной около 1 нанометра помещается между двумя слоями тяжелых металлов (платина, рутений, тантал). Применение наноструктурирования в процессе изготовления делает эту технологию более быстрой, простой и экономически выгодной.
Скирмиониум — ключ к высокой плотности
Фундаментальным носителем информации в новой памяти выступает скирмиониум — топологически устойчивый вихреподобный участок намагниченности, представляющий собой усовершенствованный вариант скирмиона.
«Топология скирмиониума кардинально повышает плотность записи данных», — поясняет Александр Колесников, научный сотрудник лаборатории пленочных технологий Школы естественных наук ДВФУ. — «Нам удалось преодолеть ключевые ограничения скирмиона, исследовав стабильность под током для определения рабочих условий. В частности, мы нивелировали силу Магнуса, ответственную за потери информации».
Феноменальная плотность и скорость
Исследования подтвердили стабильность скирмиона и скирмиониума при радиусах 2 и 15 нанометров. Расчетная плотность записи достигает для них около 50 Терабит/кв. дюйм и 1 Терабит/кв. дюйм соответственно, что существенно превосходит показатели современных HDD (~1 Терабит/кв. дюйм).
«Хотя мы создаем прототип ячейки, а не готовый накопитель, потенциал скорости очевиден, — добавляет Александр Колесников. — Одна наша ячейка записывает бит за 700 пикасекунд (эквивалентно ~170 МБ/с). Масштабирование числа ячеек прямо ведет к многократному росту скорости, открывая перспективы выше текущих HDD (до ~500 МБ/с)».
Энергонезависимость и долговечность
Память на основе скирмиониума обладает принципиальным преимуществом — энергонезависимостью. Данные сохраняются без внешнего питания сколь угодно долго, в отличие от HDD, подверженных размагничиванию и потере информации. Кроме того, технология беговой памяти не имеет ограничений на количество циклов перезаписи, что выгодно отличает ее от SSD с их конечным ресурсом.
