MRAM หนึ่งเทราเฮิร์ตซ์จะปฏิวัติการเข้าถึงหน่วยความจำหรือไม่

บทความที่ตีพิมพ์โดยมหาวิทยาลัยโตเกียวจะเปลี่ยนโฉมหน้าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเราหรือไม่? นอกเสียจากว่าคุณมีไทม์แมชชีนและดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นในอีกสิบปีต่อจากนี้ ก็ยากที่จะพูด แต่มีสิ่งหนึ่งที่แน่นอน: สิ่งพิมพ์นี้เพียงพอที่จะทำให้ผู้ที่รอคอยการมาถึงของหน่วยความจำที่รวดเร็วเป็นพิเศษในการพัฒนามานานสี่ทศวรรษใฝ่ฝัน

อ่านเพิ่มเติม: Intel และ Samsung พัฒนาหน่วยความจำแห่งอนาคต... มานานหลายทศวรรษ!(ธ.ค. 2561)

MRAM หรือหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบแม่เหล็กบนกระดาษคือจอกศักดิ์สิทธิ์แห่งความทรงจำในความหมายกว้างๆ ตัดสินด้วยตัวคุณเอง: ความเร็วในการเข้าถึงอยู่ในระดับนาโนวินาที ความเร็วในการเขียน (การเปลี่ยนแปลงสถานะของเซลล์) เท่ากับพิโควินาที มันไม่ใช้พลังงานใดๆ เลยเมื่อไม่ได้ใช้งาน และจะเก็บข้อมูลไว้ทันทีที่ อุปกรณ์ปิดอยู่ โดยทั่วไปจะรวมจุดแข็งของ RAM (หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม) และ ROM มันสวยงาม สมบูรณ์แบบ สามารถแก้ปัญหาได้มากมาย โดยเฉพาะในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ และ... มันยังไม่ใช่อุตสาหกรรมขนาดใหญ่

ข้อดีของ MRAM:

• มันไม่ลบเลือน (เช่นฮาร์ดไดรฟ์หรือ SSD ของเรา)
• เร็วกว่า DRAM หรือ Flash ถึง 1,000 เท่า
• ไม่จำเป็นต้องลบข้อมูลที่เก็บไว้ก่อนหน้านี้ก่อนจึงจะสามารถเขียนข้อมูลอื่นได้
• มันใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย
• ตามทฤษฎีแล้วมันไม่สามารถสวมใส่ได้

ดังที่ตัว “M” ตัวแรกในชื่อบ่งบอกว่า MRAM นั้นใช้หลักการแม่เหล็ก ซึ่งในทางกลับกันกลับบอกว่า “สนามแม่เหล็ก” ซึ่งเป็นสนามที่สร้างปัญหาให้กับนักวิจัยและวิศวกร โดยเฉพาะความเป็นไปไม่ได้ที่จะจัดเรียงเซลล์แม่เหล็กแบบสุ่มในอวกาศ สิ่งนี้บังคับให้มีการจัดตำแหน่งของเซลล์ (ซับซ้อนและมีราคาแพง) ซึ่งในทางกลับกันจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กซึ่งทำให้ความเร็วในการอ่านช้าลง นักวิจัยที่ทำงานเกี่ยวกับเรื่องนี้มีเทคนิคมากมาย แต่มักจะประกอบด้วยการเล่นที่อุณหภูมิใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์... โดยพื้นฐานแล้ว: ในขณะนี้ MRAM ทำงานได้ดี แต่ยังไม่พร้อมสำหรับการผลิตจำนวนมากของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเรา คือว่าเมื่อก่อน

ลดความต้านทานและทำงานที่อุณหภูมิห้อง

สิ่งที่นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวอ้างว่าประสบความสำเร็จในบทความที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 18 มกราคมในโพสต์ธรรมชาติภายใต้ชื่อสุดเซ็กซี่ของ “ความต้านทานสนามแม่เหล็กที่ขับเคลื่อนด้วย Octupole ในช่องต่ออุโมงค์ต้านแม่เหล็กไฟฟ้า »ดูเหมือนว่าจะขจัดอุปสรรคทางวิทยาศาสตร์มากมายในการพัฒนา MRAM ที่มีประสิทธิภาพและใช้งานง่ายยิ่งขึ้น บทความนี้สรุปและทำให้อ่านง่ายขึ้นโดยเพื่อนร่วมงานของเราที่ ScienceDaily (พระคุณสำหรับพวกเขา: การเผยแพร่วิทยาศาสตร์เป็นเรื่องยาก!) บทความนี้แสดงให้เห็นถึงความสำเร็จที่สำคัญสองประการในส่วนของนักวิจัยเหล่านี้

ขั้นแรก พวกเขาออกแบบส่วนประกอบต้านแม่เหล็กไฟฟ้าใหม่เอี่ยม ต่างจากแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกที่สร้างสนามแม่เหล็กเนื่องจากลำดับแม่เหล็กที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้อง แม่เหล็กนี้ไม่สร้างสนามแม่เหล็กนี้ คุณจะเข้าใจที่นี่ว่าการไม่มีข้อมูลจะช่วยป้องกันการเขียนและการอ่านข้อมูลช้าลง สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถรับประกันความเร็วของการเปลี่ยนแปลงสถานะของเซลล์ในระดับเทราเฮิร์ตซ์ นั่นก็คือลำดับที่ 10^-12ครั้งต่อวินาที ใช่แล้ว มันอาจจะผ่านไปเร็วมาก!

ประการที่สอง ส่วนประกอบต้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้ทำงานที่อุณหภูมิห้อง ไม่จำเป็นต้องเย็นลงจนสุดขั้วเพื่อให้ได้คุณสมบัติควอนตัมของวัสดุ ซึ่งทำให้ MRAM เข้าใกล้โลกแห่งความเป็นจริงของเรามากขึ้นอีกเล็กน้อย

อุปสรรคอื่นๆ รวมถึงอุปสรรคด้านอุตสาหกรรม

คุณคิดว่ามวลที่ว่ากันว่าเวลาของคุณข้ามไปที่ปี 2033 จะแสดงเครื่องจักรที่ติดตั้ง MRAM หรือไม่? สงบความกระตือรือร้นของคุณ แม้แต่นักวิจัยที่กำลังทำงานเกี่ยวกับเรื่องนี้ก็ยังไม่อยู่ที่นั่น นี่คือความสำเร็จของนักวิจัยในห้องปฏิบัติการในด้านวิทยาศาสตร์เฉพาะด้าน ปริมาณการพัฒนาที่จำเป็นสำหรับการผลิตจำนวนมากของโมดูล MRAM ที่มีความหนาแน่นมากซึ่งทำงานบนหลักการนี้ยังคงมีอยู่มหาศาล

ในการให้สัมภาษณ์กับ ScienceDaily ศาสตราจารย์ Satoru Nakatsuji จากภาควิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยโตเกียวอธิบายว่าวิธีการผลิตสารต้านเหล็กแม่เหล็กไฟฟ้านั้นยังห่างไกลจากเรื่องเล็กน้อย: “เราปลูกผลึกในสุญญากาศ ในชั้นที่บางอย่างไม่น่าเชื่อโดยใช้สองกระบวนการที่เรียกว่าโมเลกุลเอพิแทกซีและการสปัตเตอร์แมกนีตรอน […] นี่เป็นขั้นตอนที่ยากมาก และหากเราปรับปรุง มันจะทำให้ชีวิตของเราง่ายขึ้น และยังช่วยให้เราสามารถผลิตอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นอีกด้วย» ดังที่คุณคงจะเข้าใจแล้วว่า ปัจจุบันนี้เป็นวิทยาศาสตร์ที่ออกมาจากห้องปฏิบัติการที่ทันสมัย

อ่านเพิ่มเติม: Samsung ซึ่งเป็นบริษัทหน่วยความจำยักษ์ใหญ่กำลังใช้ MRAM ที่รวดเร็วเป็นพิเศษเพื่อปรับปรุงอ็อบเจ็กต์ที่เชื่อมต่อของเรา(ก.พ.2564)

สมมติว่ากระบวนการนี้ดีขึ้น แม้ว่าในที่สุดนักวิจัยจะได้รับโมดูลหน่วยความจำ MRAM ที่ซับซ้อนแล้วก็ตาม ความท้าทายที่สำคัญก็คืออุปสรรคต่อเทคโนโลยีนี้ นั่นก็คือ การทำให้เป็นอุตสาหกรรม ถือเป็นก้าวสำคัญในการเคลื่อนย้ายเทคโนโลยีออกจากห้องปฏิบัติการไปสู่การผลิตขนาดเล็กสำหรับการวิจัยที่เหลือ พื้นที่สำหรับการป้องกัน แต่มักจะต้องอาศัยการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในการขยายขนาดให้เข้ากับปริมาณการผลิตจำนวนมาก คันโยกเพียงคันเดียวที่ช่วยให้เทคโนโลยีก้าวกระโดดได้อย่างแท้จริง เส้นขนานที่เห็นได้ชัดเจนคือเซ็นเซอร์รับภาพที่ได้รับแสงด้านหลัง แม้ว่าจะมีการผลิตเซ็นเซอร์จำนวนมากในห้องปฏิบัติการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเซ็นเซอร์อวกาศสำหรับการถ่ายภาพดาวเทียม จนกระทั่ง Sony ออกแบบกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม Exmor R เราจึงเริ่มเห็นการมาถึงของเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงเหล่านี้ในที่แสงน้อย ครั้งแรกในคอมแพค จากนั้นในสมาร์ทโฟน

หากนักวิจัยสามารถใช้ประโยชน์จากการค้นพบหน่วยของญี่ปุ่น โครงสร้างหลัก หรือแม้แต่รากฐานได้ – อาจจะเพิ่งถูกถามในวันนี้ และทั้งอุตสาหกรรมกำลังรับฟังผลการวิจัยนี้:Samsung ยักษ์ใหญ่ของเกาหลีก็เดิมพันเช่นกัน- ต้องบอกว่าสัญญาของหน่วยความจำ MRAM นั้นมหาศาล และถึงความท้าทายที่ความทรงจำนำเสนอในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ความเร็วของโปรเซสเซอร์ (CPU, GPU ฯลฯ) มีความก้าวหน้าเร็วกว่าความเร็วของความทรงจำมาก

แก้ไขวันที่ 20/01/2023: เวอร์ชันเริ่มต้นของบทความกล่าวถึงเวลาในการเข้าถึงเซลล์ "ลำดับมิลลิวินาที" นี่เป็นข้อผิดพลาดอย่างเห็นได้ชัด: เวลาในการเข้าถึง MRAM อยู่ในลำดับนาโนวินาที และการเปลี่ยนแปลงสถานะ (การเขียน) อยู่ในลำดับของพิโควินาที

🔴 เพื่อไม่พลาดข่าวสาร 01net ติดตามเราได้ที่Google ข่าวสารetวอทส์แอพพ์-

แหล่งที่มา : วิทยาศาสตร์เดลี่