研究人员以纳米线材料打造Racetrack内存
发布时间：2014-8-18 10:43
发布者：老电工
由IBM发明的赛道内存(Racetrack memories)最近受到加州大学戴维斯分校(UC Davis)研究人员的重视，他们认为透过一种具前景的新材料可望使赛道内存成为现实。 UC Davis目前正与半导体研究公司(Semiconductor Research Corporation；SRC)共同合作，期望利用纳米线打造出一种较硬盘(HD)或固态闪存(flash)更快速、更高容量、更可靠且更低功耗的赛道内存(Racetrack memories)。 “当今的趋势是在计算机中加进固态闪存，但它比起硬盘更昂贵，”SRC纳米制程科学总监Bob Havemann表示，“但我们能成功地配置这种赛道内存，它可带来更快速度、更低成本、更高容量、更加可靠以及提高能效。” UC Davis的研究人员们一直致力于研究一种称为“镧锶锰氧”(LSMO；La0.67 Sr0.33 Mn O3)的氧化物及其特性，它具有新颖的磁、电与光学特性。 “我们一直在研究氧化物材料或多铁性材料，因为这些材料的磁状态不仅可以透过磁场改变，也会因为电场和光线而变化，”UC-Davis教授Yayoi Takamura表示，“在与SRC合作后，我们一直在构图打造赛道内存所需的几何图案──内含凹陷以限制磁畴壁的1维纳米线。” 赛道内存(Racetrack memories)的工作原理类似于硬盘，而且它是完全固态的，相较于磁盘在写入磁头下旋转磁畴的方式，赛道内存的磁畴沿着由凹陷式纳米线组成的闭合轨道读写。纳米线的磁状态可经由写入磁头定位加以改变，从而改变每个凹陷的磁向，然后将沿着纳米线长度编码的图案移至下一凹陷，因而以赛道来比喻。 “IBM先前的开发工作是在金属材料上进行，但我们看好的是复杂的氧化物，并试图了解两种材料的差异，以及如何在配置赛道内存时，如何让氧化物材料表现的比金属材料更好。 从在一年多以前开始，Takamura的研究小组试图打造一款完整的赛道内存，因此他们需要SRC制造芯片的协助。如今，UC Davis已经开发出自有的薄膜了，但还必须将晶圆送至橡树岭国家实验室(ORNL)，以便可在凹陷式纳米线中构图。其他协助Takamura研究小组的组织还包括ORNL纳米相材料科学中心、罗伦斯柏克莱国家实验室(LBNL)的先进光源中心。 Takamura表示：“我们不会在此时开发赛道内存原型。我们目前已经有一项展示可看到赛道内存组件采用一种完全不同的材料时应该会发生的类似现像，它和典型采用的金属材料系统是不一样的。我们的下一步将会研究纳米线几何、凹陷的理想形状，以及我们可封装的多么紧密以定义内存密度。” 目前仍然存在的挑战包括为所形成的磁畴壁形状实现优化、控制在纳米线中的位置，以及掌握其沿纳米线赛道的运动。尚待进行优化的参数包括施加的磁场与电场密度、光线照射程度、压力与温度。 |
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