Hambriento de memoria Los macrodatos que agotan la energía podrían finalmente haber encontrado su pareja.

Los ingenieros eléctricos de la Universidad Northwestern y la Universidad de Messina en Italia han desarrollado un nuevo dispositivo de memoria magnética que podría soportar el aumento de la computación centrada en datos. que requiere un poder cada vez mayor, almacenamiento y velocidad.

Basado en materiales antiferromagnéticos (AFM), el dispositivo es el más pequeño de su tipo jamás demostrado y funciona con una corriente eléctrica récord para escribir datos.

"El auge de los macrodatos ha permitido el surgimiento de la inteligencia artificial (IA) en la nube y en los dispositivos periféricos y está transformando fundamentalmente la informática, industrias de redes y almacenamiento de datos, "dijo Pedram Khalili de Northwestern, quien dirigió la investigación. "Sin embargo, El hardware existente no puede sostener el rápido crecimiento de la informática centrada en datos. Nuestra tecnología podría potencialmente resolver este desafío ".

La investigación se publicará el 10 de febrero en la revista Electrónica de la naturaleza .

Khalili es profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. Codirigió el estudio con Giovanni Finocchio, profesor asociado de ingeniería eléctrica en la Universidad de Messina. El equipo también incluía a Matthew Grayson, profesor de ingeniería eléctrica e informática en McCormick. Jiacheng Shi y Victor Lopez-Dominguez, que son ambos miembros del laboratorio de Khalili, sirvieron como co-primeros autores del artículo.

De promesa a probable

Aunque la IA promete mejorar muchas áreas de la sociedad, incluidos los sistemas de atención de la salud, transporte y seguridad, sólo puede alcanzar su potencial si la informática lo soporta.

Idealmente, La IA necesita todas las mejores partes de las tecnologías de memoria actuales:algo tan rápido como la memoria estática de acceso aleatorio (SRAM) y con una capacidad de almacenamiento similar a la memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) o Flash. Además de eso, también necesita una baja disipación de energía.

"No existe una tecnología de memoria que satisfaga todas estas demandas, ", Dijo Khalili." Esto ha resultado en el llamado 'cuello de botella de la memoria' que limita severamente el rendimiento y el consumo de energía de las aplicaciones de IA en la actualidad ".

Para enfrentar este desafío, Khalili y sus colaboradores buscaron materiales de AFM. En materiales AFM, los electrones se comportan como pequeños imanes debido a una propiedad de la mecánica cuántica llamada "espín, "pero el material en sí no demuestra una magnetización macroscópica porque los espines están alineados de manera antiparalela.

Típicamente, los dispositivos de memoria requieren una corriente eléctrica para retener los datos almacenados. Pero en materiales AFM, son los giros ordenados magnéticamente los que realizan esta tarea, por lo que no se necesita una corriente eléctrica aplicada de forma continua. Como bono adicional, los datos no se pueden borrar mediante campos magnéticos externos. Debido a que los dispositivos densamente empaquetados no interactúan con los campos magnéticos, Los dispositivos basados ​​en AFM son muy seguros y fáciles de reducir a pequeñas dimensiones.

Tecnología de fácil adopción

Debido a que son intrínsecamente rápidos y seguros y consumen menos energía, Los materiales de AFM se han explorado en estudios anteriores. Pero los investigadores anteriores experimentaron dificultades para controlar el orden magnético dentro de los materiales.

Khalili y su equipo utilizaron pilares de manganeso platino antiferromagnético, una geometría no explorada previamente. Con un diámetro de solo 800 nanómetros, Estos pilares son 10 veces más pequeños que los dispositivos de memoria basados ​​en AFM anteriores.

En tono rimbombante, el dispositivo resultante es compatible con las prácticas de fabricación de semiconductores existentes, lo que significa que las empresas de fabricación actuales podrían adoptar fácilmente la nueva tecnología sin tener que invertir en nuevos equipos.

"Esto acerca la memoria AFM y, por lo tanto, la memoria magnética de acceso aleatorio (MRAM) de alto rendimiento y gran escala, mucho más cerca de las aplicaciones prácticas, ", Dijo Khalili." Este es un gran problema para la industria, ya que hoy en día existe una fuerte demanda de tecnologías y materiales para extender la escala y el rendimiento de MRAM y aumentar el retorno de la enorme inversión que la industria ya ha hecho en esta tecnología para llevarla a cabo. a la fabricación ".

El equipo de Khalili ya está trabajando en los próximos pasos hacia esta traducción a aplicaciones.

"Estamos trabajando ahora para reducir aún más la escala de estos dispositivos y mejorar los métodos para leer su estado magnético, ", Dijo Khalili." También estamos buscando formas aún más eficientes desde el punto de vista energético para escribir datos en materiales AFM, como reemplazar la corriente eléctrica con un voltaje eléctrico, una tarea desafiante que podría aumentar aún más la eficiencia energética en otro orden de magnitud o más ".