Energiezuinig transport van magnetische bits mogelijk gemaakt

Nederlandse onderzoekers hebben een techniek ontwikkeld waarmee racetrack-geheugen niet alleen sneller, maar ook zuiniger kan worden gebruikt. Dit magnetische geheugen is een kandidaat voor de nieuwe generatie geheugen.

Racetrack-geheugen moet de opslagcapaciteit van een magnetische harde schijf combineren met de snelheid van volatiel geheugen. Het nieuwe type geheugen, dat al enige tijd in ontwikkeling, maar nog niet in productie is, werkt met kleine magneetdomeintjes die door een dunne magnetische nanodraad bewegen. Lees- en schrijfkoppen zijn stationair: de domeintjes, die als bits fungeren, bewegen langs de koppen om uitgelezen en gemanipuleerd te worden.

Voor het transport worden de magnetische domeinen of bits gestuurd door middel van magneetvelden en stromen. Een groep onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven en het onderzoeksinstituut Stichting FOM hebben echter een methode ontwikkeld om de magnetische bits met behulp van elektrische velden te beïnvloeden. Dat deden ze door het materiaal waarin de magnetische bits bewegen van een dunnere wand te voorzien. De nanodraad kreeg een tienmaal dunnere wand dan gebruikelijk, van enkele atomen dik, zodat het elektrisch veld voldoende diep kon penetreren.

Het gebruik van elektrische velden om de magnetische bits te sturen levert een stuk lager opgenomen vermogen op dan het gebruik van magnetische velden. Ook de snelheid waarmee de bits gestuurd kunnen worden, zou met een factor tien toenemen. De grens is bovendien nog niet bereikt: volgens de onderzoekers zouden de magnetische bits nog sneller gestuurd kunnen worden dan met de huidige opzet al gerealiseerd is.

Reacties (15)

[RedPixel]

Voor de geïnteresseerden, een interessant paper uit april 2008 over dit onderwerp:

https://www.dep.anl.gov/P...%20Racetrack%20memory.pdf

[Bozozo]

Zie ook de bijbehorende (open access) Nature Communications paper

[Ulf1103]

Jammer dat er niet meer datails prijs gegeven worden.
Zolas: prijs, opslagcapaciteit, schrijf- en leessnelheid.
Een eventuele rechtlijn naar releasjaar zou ook leuk geweest zijn

edit: de eerte toepassingen worden verwacht binnen 10 jaar...

Maar als ik goed kan lezen, licht de snelheid boven die van de huidige ssd's:

"met de snelheid van volatiel geheugen"
+
"De grens is bovendien nog niet bereikt: volgens de onderzoekers zouden de magnetische bits nog sneller gestuurd kunnen worden dan met de huidige opzet al gerealiseerd is."

Waarom laten ze ons dan niets weten over hun snelheden???

[Reactie gewijzigd door Ulf1103 op 26 juli 2024 02:27]

[Rob Coops]

Omdat je nu nog spreekt over een onderzoeks verhaal is er waarschijnlijk nog niet eens meer dan een paar honderd bits gebruikt voor de tests. Ook het idee dat men nu al kijkt naar een release datum is wishful thinking. Pas op the moment dat er een commerciele partij het onderzoek op pakt en er een product van wil gaan maken komt er een idee wanneer dit eventueel ook echt in productie zal kunnen worden genomen.

Ik ga er van uit dat het grootste deel van het werk op dit moment nog puur en alleen papier werk is waar alleen hele kleine delen ook echt in de praktijk worden gedaan. Als de praktijk dan ook echt werkt en mogelijk is is er redelijk wat kans om door een commerciele partij op gepikt te worden als onderzoeksgroep. Waarschijnlijk zal er nu al geld van uit bijvoorbeeld WD, Intel, Micron of Samsung etc die erg veel van dit soort dingen sponsoren simpel weg omdat ze niet alles zelf kunnen doen en op deze manier simpel weg voor relatief weinig geld flink wat verschillende richtingen kunnen onderzoeken zonder dat ze alles zelf hoeven te betalen.

[koelpasta]

Absolute snelheden zijn hier niet zo van belang.

Dit is nog de ontwerpfase waar de eigenlijke onderdelen bij elkaar moeten komen tot een werkend geheugencelletje. En deze mensen hebben een onderdeel verbeterd.

Je kan het vergelijken met het ontwikkelen van een nieuwe kop voor een harde schijf.
Ze weten dat het beter en zuiniger werkt dan huidige koppen, maar omdat het nog niet in een productiemodel zit ingebouwd is het lastig om te zeggen hoeveel meer data uit een HD gaat komen. Dat is ook nog afhankelijk van heel veel andere factoren.

[Rey Nemaattori]

Jammer dat er niet meer datails prijs gegeven worden.
Zolas: prijs, opslagcapaciteit, schrijf- en leessnelheid.
Een eventuele rechtlijn naar releasjaar zou ook leuk geweest zijn

edit: de eerte toepassingen worden verwacht binnen 10 jaar...

Maar als ik goed kan lezen, licht de snelheid boven die van de huidige ssd's:

"met de snelheid van volatiel geheugen"
+
"De grens is bovendien nog niet bereikt: volgens de onderzoekers zouden de magnetische bits nog sneller gestuurd kunnen worden dan met de huidige opzet al gerealiseerd is."

Waarom laten ze ons dan niets weten over hun snelheden???

Omdat het ws. nog om labopstellingen gaat?

[cdwave]

Nou ja, die opmerking "met de snelheid van volatiel geheugen" is erg misplaatst.

Eigenlijk is volatiel geheugen helemaal niet zo snel. De reden dat een SSD zo leuk performt is omdat hij intern een hele berg parallelle trage chips heeft.

[paoper]

Interessant, ik ben benieuwd hoe deze onderzoeken uitpakken.
Het lijkt me dat deze methode echter relatief prijzig is, aangezien die wand zo nauwkeurig dun moet zijn.

[pinna_be]

Dat is niet persee waar: hiervoor zou bvb grafeen heel erg handig kunnen zijn (lees nobelprijs fysica 2011).

Dit is een 2Dimensionale (1 atoom dik) en zeer goede halfgeleider.

Eerste productietechniek? met plakband over grafiet gaan en het laagje dat je dan hebt is grafeen. Toepassingen voor grafeen onder andere in deze sector zijn in volle ontwikkeling, maar hoeft dus niet perse duur uit te vallen.

[OddesE]

Ehm grafeen is wel heel duur op het moment; het lukt ze (nog) niet om het op industriele schaal te maken, dus je hebt eigenlijk alleen nog lab samples. Alleen snippers ervan kunnen op grote schaal gemaakt worden.

Verder is grafeen juist een hele goede geleider maar niet zo'n goede halfgeleider. Dit levert problemen op als men probeert om processor onderdelen van grafeen te maken omdat men de gate niet goed kan laten sluiten waardoor er teveel lekstroom is (omdat het zo goed geleidt).

Ik moet zeggen dat ik wel veel moeite heb me het onderscheid tussen 'elektrische velden' en 'magnetische velden'... Maar eens wat rondspitten want het schijnt dus nogal wat uit te maken:

Het gebruik van elektrische velden om de magnetische bits te sturen levert een stuk lager opgenomen vermogen op dan het gebruik van magnetische velden. Ook de snelheid waarmee de bits gestuurd kunnen worden, zou met een factor tien toenemen.

[InflatableMouse]

In het begin is alles duur en soms gewoon onbetaalbaar.

Naar mate de toepassing toeneemt, de produktieprocessen toenemen en de techniek verfijnt zullen prijzen langzaam naar beneden gaan. Met concurrentie er bij zullen uiteindelijk prijzen zover zakken dat er geen droog brood meer aan te verdienen is, zoals nu al het geval met consumenten geheugen en harddisks.

[Verwijderd]

Ter informatie: Vanwege de zeer grote hoeveelheid toepassingen voor grafeen wordt er zeer veel onderzoek naar gedaan. Niet alleen naar de toepassingen, maar ook naar de productie methoden. Dit heeft resultaten opgeleverd waardoor tegenwoordig dus wel grote hoeveelheden grafeen kunnen worden gemaakt, zie o.a. Deze link.

On topic:
Deze techniek, hoe veel belovend ook, vereist uiteindelijk mechanisch bewegende delen, namelijk een draad. Daarom denk ik niet dat deze techniek gebruikt gaat worden voor consumenten producten, ik denk eerder aan een opvolger van de tapestreamer ofzo.

[OddesE]

developing a way to manufacture

Klinkt meer alsof ze bezig zijn een methode te ontwikkelen waardoor ze straks wel grote hoeveelheden kunnen maken (als in, dat lukt op dit moment nog niet). En dry ice.. Dat klinkt toch wel bewerkelijk, maar dat kan ik mishebben hoor (en silicium is ook bewerkelijk...).

[Verwijderd]

Dry ice is bevroren CO2, vrij makkelijk te verkrijgen, is zelfs te koop voor consumenten.

[XthinkZ]

Als ze ipv een mechanische kop, een hele brede kop ontwerpen die van het middelpunt tot aan de buitenrand bits kan uitlezen / wegschrijven. Dan is er dus geen bewegende kop meer nodig. In 1 RPM heb je dus gelijk alle "sporen" te pakken. Waardoor je dus razendsnel data kan uitlezen / wegschrijven. Combineer dit met meerdere brede koppen en je vermenigvuldigt hiermee de snelheid.

Of begin met een techniek met meerdere mechanischie koppen ipv 1. (doet me denken aan die cd speler die de laser splitste in 7 lasers om sneller parallel data uit te lezen).

Is dit draad idee ook zoiets?