Ученые нашли способ переключать ячейки магнитной памяти, используя значительно меньше энергии, чем современные технологии, приближаясь к фундаментальному физическому пределу энергозатрат. Работа опубликована в журнале Advanced Materials.
Большая часть энергии в электронике расходуется на запись и хранение данных. Магнитная память изменяет биты, переворачивая намагниченность малых ячеек, но делает это неэффективно — с существенными потерями тепла. Ученые давно ищут пути, чтобы приблизиться к так называемому пределу Ландауэра — минимально возможным по законам термодинамики затратам энергии на обработку одного бита.
Исследователи под руководством Элтона Сантоса из Эдинбургского университета использовали математический инструментарий теории оптимального управления, чтобы определить идеальную форму магнитного импульса. Выяснилось, что если точно установить, как именно варьируется магнитное поле во времени, то намагниченность можно переключать гораздо более экономично, чем при традиционных подходах.
По расчетам, новый метод позволяет уменьшить энергозатраты на несколько порядков по сравнению с распространенными видами памяти — DRAM, а также магниторезистивной памятью STT-MRAM и SOT-MRAM.
«Тщательно разрабатывая, как магнитное поле изменяется во времени, можно переключать намагниченность значительно эффективнее», — пояснил Элтон Сантос.
Примечательно, что предложенный метод универсален: он работает не только с магнитным полем, но и с электрическим током и сверхбыстрыми лазерными импульсами. Это, по мнению авторов, открывает перспективу создания принципиально более энергоэффективной электроники будущего. Особенно это актуально на фоне бурного роста центров обработки данных и искусственного интеллекта, которые потребляют огромное количество энергии именно на операции с памятью.
Фото: hi-tech.mail.ru