賽道記憶體離商業化不遠了
- 上線日期：2011/2/11 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
IBM研究團隊讓賽道記憶體(racetrack memory)朝商業化再推進一步。賽道記憶體是以磁性奈米線做為高密度數據儲存裝置，原理是利用自旋極化電流脈衝(spin-polarized current pulses)驅動磁區壁(magnetic domain wall)沿著奈米線移動。這種新一代的磁紀錄媒體所能儲存的數據量可高達現行隨機存取記憶體(RAM)的100倍以上。
傳統硬碟是利用主軸馬達高速旋轉碟盤，使磁頭在緊貼但不接觸的情況下，將資料讀取或寫入碟盤上的磁性薄膜。賽道記憶體則是將資料儲存在一系列的磁區中，磁矩向上與向下的兩個磁區之間以磁區壁分隔開，藉由施加外加磁場或注入自旋極化電流脈衝，均可使材料內的磁區壁移動，過程中不會有原子被迫移動。典型的賽道記憶體是由長數微米、寬30 nm的奈米線陣列組成，可以儲存數億位元組的資料。
IBM Almaden研究中心的Stuart Parkin等人自2004年起便著手研究這項技術，並發展出一些能夠讀取與寫入簡易資料的原型裝置。然而研究人員一直不清楚磁區壁在奈米線中是一通電就立刻移動，斷電就馬上停止？或是需要一段時間才能達到極速，停止時亦然？
Parkin等人支持第二種論點。他們利用一道電流脈衝來驅動磁區壁，同時以另一道脈衝測量磁區壁達到極速所花的時間及磁區壁移動的距離，結果發現磁區壁加速/減速所需時間長達約10 ns，移動距離約達1 μm，而磁區壁加速期間移動的距離與斷電後因本身慣性減速移動的距離相同。這項發現意味著雖然磁區壁有慣性，它移動的距離與外加電流脈衝的長度有關，因此研究人員可利用特定寬度的電流脈衝或一系列脈衝，精準控制磁區壁的位置，進而精確地擷取或移除資料。
IBM的賽道元件是由高導磁合金(Permalloy)組成，這是一種鎳與鐵製成的軟磁材料。他們透過測量賽道的電阻值來追蹤磁區壁的運動，發現磁區壁的存在可稍微降低奈米線的電阻。Parkin指出，磁區壁的存在與數量，甚至內部的磁結構都會影響奈米線的電阻。目前該團隊計畫建立出能夠整合讀取、寫入及轉換電路的賽道記憶體。詳見Science 330, pp.1810 (2010)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/44736
譯者:廖婕如(成功大學材料科學與工程學系)
責任編輯:蔡雅芝
- 相關附件: