Memorie MRAM più veloci ed economiche, un nuovo approccio dall'Università di Eindhoven

Il "Sacro Graal" delle memorie è un dispositivo non-volatile veloce come le SRAM, dall'elevata densità come le Flash ed economico come le ROM: il connubio di queste tre caratteristiche è, sulla carta, già stato raggiunto dalle memorie RAM magnetiche (MRAM), che però hanno dinnanzi a loro ancora un periodo di sviluppo e ottimizzazione piuttosto esteso prima dell'approdo sul mercato.

Un gruppo di ricercatori dell'Eindhoven University of Technology propone un nuovo approccio per la conquista del "Sacro Graal" di cui sopra con lo sviluppo di una tecnica chiamata "field free magnetization reversal by spin-Hall effect and exchange bias" o, in forma più amichevole, "bending current".

Le memorie MRAM conservano l'informazione binaria a seconda del verso dello spin degli elettroni, invece di accumulare carica come avviene nelle altre memorie tradizionali. Dato che queste memorie si basano sul magnetismo, e non sulla carica elettrica, l'informazione viene conservata anche in assenza di corrente. L'altro vantaggio è la possibilità teorica di impiegare molta meno energia, così da risultare ideali per quelle applicazioni dove è importante controllare i consumi.

La scrittura delle informazioni in una memoria MRAM avviene pertanto con il corretto orientamento (flip) dello spin degli elettroni: questa operazione è di norma eseguita con una corrente elettrica che contiene elettroni con il verso di spin desiderato e che attraversa i bit da modificare. Questo approccio richiede però ancora troppa energia elettrica per operare la variazione dei bit (da 0 a 1 e viceversa), così da rendere le memorie MRAM non adeguate per applicazioni di larga scala.

Un bit magnetico viene variato "piegando" gli elettroni con lo spin corretto in direzione del bit e attraverso esso. Uno speciale materiale anti-ferromagnetico al di sopra del bit rende affidabile il processo.

I ricercatori hanno sviluppato un metodo più efficiente e più veloce per effettuare il flip dei bit magnetici: una pulsazione di corrente è operata al di sotto del bit, così da piegare verso l'alto gli elettroni che hanno il verso di spin desiderato. "E' come una palla che viene calciata con una traiettoria curva quando viene applicato il giusto effetto" ha osservato Arno van den Brink, primo autore della pubblicazione su Nature Communications.

Con questo metodo è possibile ottenere un'elevata velocità operativa della memoria, anche se è necessario qualche accorgimento aggiuntivo per rendere affidabile la variazione. I primi tentativi per ottenere questo obiettivo hanno previsto l'impiego di un campo magnetico, metodo che si è rivelato costoso e inefficiente. I ricercatori hanno quindi risolto questo problema applicando uno speciale materiale anti-ferromagnetico al di sopra dei bit che "congela" il requisito campo magnetico. "Questo potrebbe essere la spinta definitiva nella giusta direzione per memorie MRAM veloci ed economiche nel futuro immediato" ha osservato Van den Brink.