科學家開發出超高效「通用存儲器」

【科學家開發出超高效「通用存儲器」】#科學家開發出超高效通用存儲器# 據美國趣味科學網站3月21日報導，磁阻隨機存取存儲器(MRAM)可能耗能極大，但新一代技術將使其擁有更強的計算能力和彈性，同時大幅降低能耗要求。

日本科學家開發出一種新型「通用」計算存儲器，其速度比當今最好的筆記本電腦和個人電腦中使用的模塊快得多，而且能耗更低。

MRAM是一種通用存儲設備，可以打破傳統RAM的一些限制。由於傳統RAM容量相對較低，在需求達到峰值時可能會減慢速度。通用存儲器是一種存儲格式，結合了現有RAM的速度和無需電源即可保存信息的能力。

像MRAM這樣的通用存儲器比如今計算機和智能設備中使用的組件更好，因為它能提供更快的速度、更大的容量以及更好的耐用性。

上述新技術使MRAM比傳統的RAM運行速度更快，容量更大，但克服了數據寫入需要高功耗的問題——這是MRAM此前面臨的挑戰。

MRAM器件在待機狀態下耗電很少，但需要大電流來切換磁隧道結的磁化矢量構型方向，從而在計算機中利用磁化方向來表示二進製值。這使得它無法在大多數計算系統中使用。為了實現低功耗數據寫入，需要一種更高效的方法來切換這些矢量。

在2024年12月25日發表於《先進科學》雜誌的一篇論文中，研究人員報告開發了一種用於控制MRAM器件中電場的新組件。他們的方法需要較低的電量來切換極性，從而降低了功率要求並提高了執行過程的速度。

他們製造的原型組件可以被電場磁化，被稱為「多鐵異質結構」，由鐵磁材料和壓電材料組成，但它們之間有一層超薄的釩。這與其他沒有釩層的MRAM器件不同。

鐵磁層的結構波動意味著，在以前的MRAM器件中很難保持穩定的磁化方向。為瞭解決這個穩定性問題，鐵磁層和壓電層之間的釩晶片充當了兩者之間的緩衝層。

通過讓電流穿過材料，科學家們表明了磁性狀態可以改變方向。上述材料可以保持其形狀和形式，這是以前的版本做不到的。此外，即使電荷不再存在，磁性狀態仍然能夠保持，從而無需電源就能維持穩定的二進製。

該研究沒有涉及切換效率隨時間下降的問題。這往往是各種電氣設備普遍存在的問題。例如，人們對家用可充電電池的常見抱怨是，它們只能充電一定次數(約500次)，然後容量就會下降。

科學家說，最終，新的MRAM技術可以實現更強大的商業計算，同時提供更長的使用壽命。這是因為新的切換技術比以前解決方案需要的能耗少得多，比目前的RAM技術具有更大的彈性。（編譯/葛雪蕾)