Onderzoekers ontwikkelen supersnel spin-torque mram

Een prototype van magnetoresistief ram zou gegevens vele malen sneller verwerken dan conventioneel geheugen. Ook vergeleken met de huidige mram-modules zou het in Duitsland ontwikkelde geheugen tien keer sneller zijn.

Mram, of magnetoresistief ram, slaat de logische 1 of 0 op door de polariteit van het magnetisch veld van een klein gebiedje of cel te beïnvloeden. Een mram-cel is opgebouwd uit een vaste magneet die zich onderin een kleine pilaar bevindt en een variabele magneet die bovenin de pilaar is te vinden. Het variabele magnetische veld kan onder invloed van een stroompje door de vaste magneet van polariteit veranderen en zo data opslaan. Het omdraaien van het variabele magnetische veld bovenin de geheugencel kost echter tijd, omdat de polen een aantal keren 'omdraaien' voordat ze zich stabiliseren en een 0 of 1 als opgeslagen kan worden beschouwd.

Bij spin-torque- of stt-mram wordt gebruikgemaakt van de quantummechanische spin van de elektronen in de stuurstroom. Wanneer de elektronen het magnetisch veld passeren, worden ze namelijk door dat veld als een soort kompasnaaldjes gelijkgericht. Deze gelijkgerichte spin zorgt vervolgens voor de polarisatie van de variabele magneet. De Duitse onderzoekers hebben nu theoretisch onderzoek gedaan naar de stabilisatie van stt-mram-cellen, en ze kwamen tot de conclusie dat de polen van stt-mram maximaal één rondje hoeven te draaien voor ze hun nieuwe oriëntatie hebben gevonden. Bovendien wisten zij de afmetingen van de pilaartjes terug te brengen tot een hoogte van slechts 165nm.

Door de duur en sterkte van de stuurstroom zorgvuldig te manipuleren, slaagden zij erin de werkelijke tijd die het magnetisch veld nodig heeft om zich te stabiliseren, gelijk te maken aan de benodigde tijd die hun theorie voorschreef. Daarmee zeggen de Duitsers dat hun stt-mram tien maal sneller is dan oudere mram-varianten. Het test-mram vergt omstreeks een nanoseconde om de polariteit van het magnetisch veld te wisselen; standaard dram doet ongeveer 30 nanoseconden over het wegschrijven van een bit. Het prototype dat de Duitsers bouwden, is echter nog geen volwaardige mram-module. Zo vergen de mram-cellen nu nog te hoge stuurstromen, die door conventionele halfgeleider-transistors niet geleverd kunnen worden.

Reacties (14)

als al in zo'n rap tempo zulke significante verbeteringen gemaakt kunnen worden dan ziet het er best veelbelovend uit. het kost dan nu nog wel veel stroom om een bit te zetten, maar daarna heb je denk ik geen energie meer nodig om het geheugen te behouden?

-edit-

idd... "MRAM requires no refresh at any time. Not only does this mean it retains its memory with the power turned off, but also that there is no constant power draw."

bron: http://en.wikipedia.org/w...tive_Random_Access_Memory

[Reactie gewijzigd door ISaFeeliN op 14 augustus 2008 17:56]

Ho wacht even... Dus dit type ram is sneller dan normaal dram, en kan ook nog eens in bv SDD's gebruikt worden??
Heerlijk, nu maar hopen dat het de consumentenmarkt haalt..... Waar kan ik pre-orderen?

/edit: Nog even je wiki-link doorgelezen. Verplichte kost voor een tweakert! Helaas zijn de berichten over MRAM al sinds 2003 aanwezig maar zien we er nog weinig van. De wiki verteld overigens ook waarom:

As demand for Flash continues to outstrip supply, it appears it will be some time before a company can afford to "give up" one of their latest fabs for MRAM production. Even then, MRAM designs currently do not come close to Flash in terms of cell size, even using the same fab.

[Reactie gewijzigd door BramT op 14 augustus 2008 18:15]

Nou deed me dit meteen denken aan het oude ringkerngeheugen uit de 60er jaren: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Ringkerngeheugen.jpg

De techniek lijkt het zelfde idee als basis te hebben, alleen geen ringen meer,
http://www.xs4all.nl/~geerol/nl/EDU/over_core/select.html
maar pilaartjes, en - uiteraard - veel kleiner!

Leuke ontwikkeling, maar je kunt een vraagteken stellen bij de snelheid van ontwikkeling
Hoewel, het is de laatste tijd kennelijk in een stroomversnelling terecht gekomen!

Inderdaad... Terug naar het eerste type computer geheugen. Maar dan compacter.

En hoe zit het met de afscherming tegen invloeden van buiten? Ik kan mij voorstellen dat met al die HF uitgestraald door alle mogelijke klokken op een moederbord er wel in bepaalde kringen ongewenste inductiestroompjes zouden kunnen gaan lopen die ongewild een magneetveldje zouden doen kunnen ontstaan waardoor cellen plots anders geprogrammeerd raken? En wat als er een zware luidspreker in de buurt komt (sterke magneet)? Daar zie ik blijkbaar niets over...
Overigens wel leuke ontwikkeling maar helaas nog wat te labo...

magnetische afscherming should do the trick, net hetzelfde als conventionele hard disks, die slagen heel de boel ook magnetisch op en hebben daarom een anti-magnetische en stofvrije behuizing. je heb al een heel sterke magneet nodig om een hd om zeep te helpen

Dat is normaal gesproken geen probleem.
http://www.freescale.com/...ote/AN3525.pdf?tid=MRAMdr

Voor de lezers van dat document, een MRI scanner zit in orde van 5000 tot 30000 gauss. Maar daar wil je met je gewone PC ook niet in de buurt komen

DRAM heeft juist dat probleem met straling. Als hoge stromen nodig zijn zoals in het bericht staat dan zie ik omklappen niet gauw per ongeluk gebeuren.

Van 30 naar 1ns is nogal wat, zelfs in computerland. Ik hoop dat de uiteindelijke complete modules ook vergelijkbaar snelle wisseltijden kunnen waarmaken. Heeft iemand enig idee wanneer dit commercieel haalbaar gaat worden?(Ofwel wanneer het dram gaat vervangen.)

Achter vijf tot twintig jaar, waarbij ik dat laatste vanzelfsprekender acht.

Door de duur en sterkte van de stuurstroom zorgvuldig te manipuleren

De sterkte van de stuurstroom kan worden beinvloed door de omgeving. Hoe kan de temperatuur van het geheugen constant worden gehouden?

update: zie ook Kijker hierboven

[Reactie gewijzigd door Kalief op 14 augustus 2008 18:43]

Door de duur en sterkte van de stuurstroom zorgvuldig te manipuleren

De sterkte van de stuurstroom kan worden beinvloed door de omgeving. Hoe kan de temperatuur van het geheugen constant worden gehouden?

update: zie ook Kijker hierboven

Waarom is de temperatuur zo belangrijk? Magnetisch materiaal krijgt pas last bij veel hogere temperaturen. Zo warm moet je je RAM natuurlijk niet stoken.

Veelbelovende ontwikkeling... maar ze moeten dan wel iets doen aan die stuurstroom want dat is ook de reden dat ECL nooit populair is geworden ondanks dat het destijds hypersnel was... de energiebehoefte was gewoon te groot. In een beperkt aantal toepassingen zal de energiebehoefte er niet toe doen.

Stroom is nog geen energie. Het ligt aan de transistors die gebruikt worden of die hogere stromen kunnen schakelen zonder veel energie verlies.