Разработан новый метод создания более энергоэффективных устройств памяти
Коллектив ученых из Университета Кюсю совершил прорыв в области энергоэффективных технологий хранения данных, который может кардинально изменить ландшафт высокопроизводительных вычислений и искусственного интеллекта. В условиях, когда стремительное распространение генеративного ИИ превратило энергопотребление дата-центров в глобальную проблему, поиск решений для снижения их аппетита к электричеству становится задачей первостепенной важности.
Именно на этом фоне разработка нового метода создания магнитной памяти с произвольным доступом (MRAM) с использованием уникального материала — тулиевого железного граната (TmIG) — привлекает внимание всего мира. Этот подход открывает путь к созданию памяти, сочетающей высокую скорость перезаписи информации с низким энергопотреблением при комнатной температуре, что сулит революционные перспективы для оборудования, питающего ресурсоемкие системы искусственного интеллекта.
Исследование, опубликованное в журнале npj Spintronics, фокусируется на технологии спинового орбитального момента (SOT), которая использует не магнитные поля, а электрический ток для управления ориентацией микроскопических магнитов в тонкопленочном материале. Это позволяет создавать более быструю MRAM.
Ключевым элементом в этом процессе выступает тулиевый железный гранат, японская разработка 2012 года, чья способность генерировать SOT в паре с платиновой пленкой делает его поистине новаторским материалом. Однако главным препятствием на пути к его практическому применению долгое время оставалась сложность и дороговизна создания высококачественных тонких пленок TmIG.
Группе ученых под руководством доцента Наото Ямаситы удалось преодолеть эту преграду, адаптировав для изготовления пленок проверенный метод массового производства — осевое распыление. В рамках этого процесса атомы целевого материала выбиваются и осаждаются слой за слоем на подложку.
Ученые нанесли сверхтонкий, всего три нанометра, слой платины на TmIG, и последующие испытания подтвердили, что пропускание даже небольшого тока через эту структуру позволяет изменять магнитную ориентацию, то есть перезаписывать данные. Эффективность записи достигла значения 0.7 x 10^11 А/м², что вполне сопоставимо с результатами, получаемыми при использовании традиционных, но более сложных методов.
Данная работа представляет собой значительный шаг в преодолении разрыва между фундаментальными исследованиями и их практическим применением в сфере технологий высокопроизводительной памяти. Ученые уже приступили к разработке функциональных устройств на основе своих открытий, выражая надежду, что их труд внесет весомый вклад в создание более устойчивого и энергетически эффективного информационного общества.