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IBM「賽道記憶體」進入最後衝刺階段

上網時間: 2010年12月28日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:賽道記憶體  IBM  非揮發性記憶體  電阻式記憶體  硬碟 

磁自旋(magnetic spin)神奇的地方在於,它不會取代原子,能讓硬碟上壁壘式的磁疇(walled domains)在1與0之間切換,又沒有最終會讓快閃位元單元耗損的疲乏機制(fatigue mechanisms)。目前的固態非揮發性記憶體快閃記憶體、鐵電記憶體(FRAM),甚至是實驗性的電阻式記憶體(resistive RAM),壽命都有極限;IBM聲稱,該公司所研發的賽道(racetrack)記憶體,集合了固態記憶體以及硬碟機存取機制的優點。

賽道記憶體的關鍵優勢,在於不會移動原子──這是為何快閃記憶體、鐵電記憶體甚至電阻式記憶體會耗損,因為它們擾亂了物質的狀態。」IBM旗下Almaden研究中心院士Stuart Parkin表示:「在賽道記憶體中,原子不會被移動,我們所做的是轉動自旋(rotating the spin),並不會造成交互作用或是導致任何疲乏與耐久性問題;我們可以無限次地讀取、寫入或抹除賽道記憶體。」

所謂的「賽道」之原理,是在絕緣基板上製作一個奈米線迴圈(nanowire loop);沿著該賽道,包括一個傳授(imparting)磁自旋的寫入頭,一個讀出自旋狀態的讀取頭,以及將位元沿著賽道轉換至下一值(next value)的脈衝產生器。實際上,每個賽道就像是硬碟機上的單一磁軌──除了不以旋轉磁碟的方式來讀取下一值,磁疇之間的壁壘也轉變成環繞著該封閉迴路,以響應電流脈衝。

透過一款精心打造的儀器,現在IBM已經能詳細描述磁疇壁能夠環繞磁軌的確切機制,並收集最終能讓IBM將賽道記憶體商業化的參數資料。在該公司研究團隊驚人的發現中,儘管「賽道」上並沒有原子環繞,環繞著該賽道的磁疇壁仍擁有慣性與動能──就像它們是有質量的。「我們現在更加了解電子(electrons)是如何傳遞動能給磁疇壁。」Parkin表示。

IBM賽道記憶體
IBM所研發的賽道記憶體,將磁疇壁沿著一條奈米線移動,就像它們繞著奈米線「賽道」競速

如果賽道上顯示出真正的無質量運動(mass-less motion),將意味著磁疇壁環繞著該賽道的近瞬移動(nearly instantaneous movement)是對電流脈衝的回應。但研究人員反而在脈衝開始時發現了一個顯著的延遲(數奈秒),在脈衝停止時又有一個同等級的微米(micron)級明顯過衝(overshoot);幸好這兩種效應互相抵銷了。

「我們發現,磁疇壁在電流脈衝開始時會花一些時間開始移動,但那些時間又會在電流脈衝結束時,被帶著它們停止移動的距離所互補──所以它們移動的總距離是一樣的。」Parkin表示:「要將磁疇壁沿著賽道移動一段特定距離,我們要做的就只有提供一道長度與該距離成正比的電流脈衝。」

接下來,該研究團隊將試圖在單晶片上建置一個整合讀取/寫入與轉換電路的完整水平式賽道,如此將達到密度是目前快閃記憶體10倍的記憶體晶片。一旦這種水平式技術成功,研究團隊將進一步在晶片上以10微米的厚度垂直排列微縮的賽道;這種垂直式的賽道記憶體密度可望再擴充100倍,使這種固態記憶體容量能與硬碟機媲美。

(參考原文: IBM 'racetrack' memory enters home stretch,by R. Colin Johnson)





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