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Eletrônica

Memória magnética bate recorde e atinge velocidade de transistores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/11/2020

Memória magnética bate recorde e atinge velocidade de transistores
Esquema e protótipo da memória magnética spintrônica.
[Imagem: Jon Gorchon]

Memória magnética rápida

Uma equipe internacional de pesquisadores e engenheiros criou uma nova técnica para inversão da magnetização - o processo usado para gravar e apagar informações em memórias magnéticas - que é quase 100 vezes mais rápida do que os dispositivos spintrônicos de última geração.

O avanço promete viabilizar o desenvolvimento de memórias magnéticas ultrarrápidas para chips de computador - além de gastar pouca energia, elas mantêm os dados mesmo na falta de energia.

Componentes spintrônicos são alternativas atraentes às memórias de computador convencionais - a família das RAMs -, mas têm ficado restritos aos discos de backup por suas velocidades relativamente lentas, já que dependem de memórias magnéticas, que demoram mais para serem manipuladas do que as elétricas.

Kaushalya Jhuria e seus colegas demonstraram agora uma técnica que usa pulsos elétricos extremamente curtos - 6 picossegundos de duração - para alternar a magnetização de um filme fino em um dispositivo magnético com grande eficiência energética.

Um picossegundo equivalente a um trilionésimo de segundo, o que coloca as memórias magnéticas na mesma casa com que é medida a velocidade das memórias RAM atuais.

Memória spintrônica

Nas memórias convencionais, os 0s e 1s dos dados binários são armazenados como os estados "ligado" ou "desligado" de transistores de silício individuais. Nas memórias magnéticas, essa mesma informação é armazenada como polaridades opostas da magnetização, que geralmente são consideradas como os estados "para cima" ou "para baixo".

Componentes spintrônicos de última geração são feitos com componentes que apresentam um efeito conhecido como torque spin-órbita. Nesses componentes, uma pequena área de um filme magnético (um bit magnético) é depositada sobre um fio metálico. Uma corrente fluindo através do fio gera um fluxo de elétrons com um momento magnético, também chamado de spin. Isso, por sua vez, exerce um torque magnético - chamado de torque spin-órbita - no bit magnética. E o torque spin-órbita pode então mudar a polaridade do bit.

Componentes de última geração que funcionam com base nesse princípio exigem pulsos de corrente de pelo menos 1 nanossegundo para gravar ou apagar o bit magnético, enquanto os transistores nas memórias RAM de última geração alternam em apenas 1 a 2 picossegundos (1 nanossegundo equivale a 1000 picossegundos).

A equipe conseguiu chavear sua memória spintrônica em 6 picossegundos, o que a torna vantajosa para muitas aplicações, considerando que ela consome menos energia e é não-volátil.

"A alta eficiência energética deste novo processo de comutação magnética ultrarrápida foi uma grande e muito bem-vinda surpresa," disse o professor Jeffrey Bokor, da Universidade de Berkeley. "Esse dispositivo spintrônico de alta velocidade e baixo consumo de energia pode potencialmente enfrentar as limitações de desempenho dos sistemas de memória de nível de processador atuais e também pode ser usado para aplicações lógicas."

Bibliografia:

Artigo: Spin-orbit torque switching of a ferromagnet with picosecond electrical pulses
Autores: Kaushalya Jhuria, Julius Hohlfeld, Akshay Pattabi, Elodie Martin, Aldo Ygnacio Arriola Córdova, Xinping Shi, Roberto Lo Conte, Sebastien Petit-Watelot, Juan Carlos Rojas-Sanchez, Gregory Malinowski, Stéphane Mangin, Aristide Lemaître, Michel Hehn, Jeffrey Bokor, Richard B. Wilson, Jon Gorchon
Revista: Nature Electronics
DOI: 10.1038/s41928-020-00488-3





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