Открытие, сделанное специалистами IBM, способно привести к появлению устройств хранения, содержащих в сотни раз больше информации, чем существующие сейчас решения. Это может стать возможным благодаря технологии памяти, которую в IBM называют «трековой» (Racetrack). В такой памяти данные хранятся в виде магнитного шаблона на нанопроводе, который в тысячу раз тоньше человеческого волоса.
Спин-поляризованные электрические токи перемещают магнитный шаблон по сформированному на таком проводе треку, с которого считываются или на который записываются данные — в любом направлении, причем менее чем за одну наносекунду.
Как показано в видеоролике IBM, описывающем эту технологию, данные записываются путем размещения второго нанопровода со специальным шаблоном рядом с первым нанопроводом. Данные на первом нанопроводе могут изменяться путем перемещения шаблона вдоль второго провода. Трековая память состоит из тысяч нанопроводов, размещенных по краю микросхемы, и потенциально позволяет создавать в сотни раз большие по емкости системы хранения при тех же размерах, что и современные модули памяти.
Научный сотрудник IBM Стюарт Паркин и его коллеги по исследовательскому центру IBM Almaden Research Center описывают свои достижения в двух статьях в опубликованном 11 апреля выпуске журнала Science.
Ученые ищут способы сохранять информацию на «стенках» магнитного домена почти половину столетия, но сталкиваются со значительными трудностями, из-за которых подобные схемы хранения оказываются дорогими, сложными и неэффективными.
Паркин и его коллеги обнаружили, что эффекты, возникающие в результате взаимодействия спин-поляризованного электрического тока и намагниченных доменных стенок, позволяют упростить устройство хранения и обеспечить хранение значительно большего объема информации при том же размере, что и у современныx средств хранения. Такая память, помимо прочего, поддерживает несколько более быструю загрузку, как утверждают в компании IBM.
Ученые предполагают, что новые твердотельные устройства хранения, созданные на основе трековой памяти, появятся на рынке в течение ближайших десяти лет. На их основе можно будет, например, создать MP3-плеер, хранящий 500 тыс. музыкальных композиций или 3,5 тыс. фильмов.
«Эти устройства смогут хранить не только значительно больше информации при тех же размерах, но потребуют значительно меньше энергии и будут вырабатывать значительно меньше тепла. Более того, они практически не будут ломаться, — утверждают в IBM. — В результате появятся персональные системы хранения огромной емкости, которые могут работать от одной батарейки в течение нескольких недель и служить десятилетиями».
Сейчас информация, как правило, хранится либо во флэш-памяти, либо на магнитных жестких дисках. Жесткие диски со множеством движущихся частей отличаются меньшей скоростью считывания/записи, чем твердотельные флэш-модули, но их преимущество состоит в том, что они примерно в сто раз дешевле.
Трековая память сочетает в себе все преимущества каждого из видов памяти, как отмечают в IBM, и она может служить значительно дольше флэш-памяти, которая постепенно изнашивается каждый раз, когда данные переписываются, и может выйти из строя после нескольких тысяч перезаписей.
За счет хранения данных с помощью спинов электронов трековая память может перезаписываться бесконечное число раз без какого-либо износа.
Как это работает?
Диаграмма показывает, как электрический ток используется для того, чтобы «гнать» магнитные шаблоны по «треку» нанопровода, с которого устройство может считывать или записывать данные менее чем за одну наносекунду. Трековая память будет состоять из миллиардов нанопроводов — таких как тот, что показан на диаграмме, вдоль края микросхемы, — и потенциально позволит создавать в сотни раз большую по емкости память того же размера, что и существующие сейчас средства хранения. Трековая память превосходит современные технологии хранения по многим показателям: она работает на более высокой скорости, потребляет значительно меньше энергии и практически не портится, что позволит применять ее в таких устройствах, которые сейчас трудно себе даже представить
