由IBM發(fā)明的賽道內(nèi)存(Racetrack memories)最近受到加州大學(xué)戴維斯分校(UC Davis)研究人員的重視，他們認(rèn)為透過(guò)一種具前景的新材料可望使賽道內(nèi)存成為現(xiàn)實(shí)。 UC Davis目前正與半導(dǎo)體研究公司(Semiconductor Research Corporation；SRC)共同合作，期望利用納米線打造出一種較硬盤(pán)(HD)或固態(tài)閃存(flash)更快速、更高容量、更可靠且更低功耗的賽道內(nèi)存(Racetrack memories)。 “當(dāng)今的趨勢(shì)是在計(jì)算機(jī)中加進(jìn)固態(tài)閃存，但它比起硬盤(pán)更昂貴，”SRC納米制程科學(xué)總監(jiān)Bob Havemann表示，“但我們能成功地配置這種賽道內(nèi)存，它可帶來(lái)更快速度、更低成本、更高容量、更加可靠以及提高能效。” UC Davis的研究人員們一直致力于研究一種稱(chēng)為“鑭鍶錳氧”(LSMO；La0.67 Sr0.33 Mn O3)的氧化物及其特性，它具有新穎的磁、電與光學(xué)特性。 “我們一直在研究氧化物材料或多鐵性材料，因?yàn)檫@些材料的磁狀態(tài)不僅可以透過(guò)磁場(chǎng)改變，也會(huì)因?yàn)殡妶?chǎng)和光線而變化，”UC-Davis教授Yayoi Takamura表示，“在與SRC合作后，我們一直在構(gòu)圖打造賽道內(nèi)存所需的幾何圖案──內(nèi)含凹陷以限制磁疇壁的1維納米線。” 賽道內(nèi)存(Racetrack memories)的工作原理類(lèi)似于硬盤(pán)，而且它是完全固態(tài)的，相較于磁盤(pán)在寫(xiě)入磁頭下旋轉(zhuǎn)磁疇的方式，賽道內(nèi)存的磁疇沿著由凹陷式納米線組成的閉合軌道讀寫(xiě)。納米線的磁狀態(tài)可經(jīng)由寫(xiě)入磁頭定位加以改變，從而改變每個(gè)凹陷的磁向，然后將沿著納米線長(zhǎng)度編碼的圖案移至下一凹陷，因而以賽道來(lái)比喻。 “IBM先前的開(kāi)發(fā)工作是在金屬材料上進(jìn)行，但我們看好的是復(fù)雜的氧化物，并試圖了解兩種材料的差異，以及如何在配置賽道內(nèi)存時(shí)，如何讓氧化物材料表現(xiàn)的比金屬材料更好。 從在一年多以前開(kāi)始，Takamura的研究小組試圖打造一款完整的賽道內(nèi)存，因此他們需要SRC制造芯片的協(xié)助。如今，UC Davis已經(jīng)開(kāi)發(fā)出自有的薄膜了，但還必須將晶圓送至橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)，以便可在凹陷式納米線中構(gòu)圖。其他協(xié)助Takamura研究小組的組織還包括ORNL納米相材料科學(xué)中心、羅倫斯柏克萊國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LBNL)的先進(jìn)光源中心。 Takamura表示：“我們不會(huì)在此時(shí)開(kāi)發(fā)賽道內(nèi)存原型。我們目前已經(jīng)有一項(xiàng)展示可看到賽道內(nèi)存組件采用一種完全不同的材料時(shí)應(yīng)該會(huì)發(fā)生的類(lèi)似現(xiàn)像，它和典型采用的金屬材料系統(tǒng)是不一樣的。我們的下一步將會(huì)研究納米線幾何、凹陷的理想形狀，以及我們可封裝的多么緊密以定義內(nèi)存密度。” 目前仍然存在的挑戰(zhàn)包括為所形成的磁疇壁形狀實(shí)現(xiàn)優(yōu)化、控制在納米線中的位置，以及掌握其沿納米線賽道的運(yùn)動(dòng)。尚待進(jìn)行優(yōu)化的參數(shù)包括施加的磁場(chǎng)與電場(chǎng)密度、光線照射程度、壓力與溫度。 |
