Vědci dosáhli rekordní rychlosti zápisu do magnetické paměti pomocí laseru, pevným diskům ještě neodzvonilo

  • Díky nové technologii je možné magnetickou paměť přepínat extrémně rychle pomocí laseru
  • Do budoucna nás čeká spojení magnetické a optické technologie
  • Pevným diskům to umožní držet krok v rychlosti s narůstající kapacitou
Vědci dosáhli rekordní rychlosti zápisu do magnetické paměti pomocí laseru, pevným diskům ještě neodzvonilo

Vědci z univerzity v Minnesotě zveřejnili nový výzkum, díky kterému dosáhli rekordního milníku v rychlosti zápisu do magnetické buňky prezentované magnetickým tunelovým přechodem (MTJ – Magnetic Tunnel Hunction). Zápis využívá optické technologie – laseru, se kterým bylo možné měnit uloženou hodnotu během jedné pikosekundy.

Minulý týden jsme informovali o tom, že IBM dokázalo uložit jeden bit pomocí jednoho atomu (nejmenší magnet na světě), což je perfektní ukázka toho, že s hustotou zápisu u magnetických pamětí je stále kam postupovat. Jak je to ale s rychlostí zápisu a čtení do magnetických pamětí?

Pokud bude kapacita růst stále exponenciálně, musí se také úměrně zvyšovat rychlost, protože k čemu nám bude spoustu místa, když bude hrozně dlouho trvat, než daná data na disk vůbec dostaneme. A tady přichází ke slovu optická technologie.

Terabit dat za sekundu

Struktura vytvořené magnetické buňky zahrnuje dvě vrstvy feromagnetického materiálu – v tomto případě šlo o kombinaci kobaltu, železa a gadolinia (GdFeCo), mezi kterými je izolační vrstva. Nad touto magnetickou strukturou byla ještě umístěná průhledná vrstva z iridia, přičemž celková výška buňky byla 10 mikrometrů (desetina tloušťky lidského vlasu).

Typicky vše funguje jednoduše – dle zmagnetizování jedné z feromagnetických vrstev lze zapisovat nebo číst informace ve formě jedniček a nul. V pokročilejší formě se k tomuto používá spin elektronu (věnuje se tomu samostatný obor Spintronika), který ale doposud narážel na limit rychlosti zpracování a poslední rekordy byly pouze kolem frekvence 1,6 GHz.

Klepněte pro větší obrázek
Grafická ukázka struktury a zápisu pomocí laseru (Junyang Chen, University of Minnesota)

S nově vyvinutou technologií je ale možné rychlost posunout na mnohem vyšší úroveň. V kombinaci s levným laserem s ultrakrátkými pulzy infračerveného světla bylo naměřeno, že úspěšně dochází k přepínání buňky (pokaždé nastala změna napětí), což s pikosekundovými pulzy znamenalo teoretickou rychlost zápisu kolem 1 Tb/s (125 GB/s).

Opticko-magnetické disky jako budoucnost?

Zatím to vypadá, že magnetická technologie má do budoucna stále co nabídnout hlavně z pohledu kapacity v poměru k ceně a ani nové technologie typu NAND flash (SSD) nebo 3DXpoint neukazují, že by magnetické technologie v blízké době ohrozily.

Jak ale ukazuje tento výzkum, evoluce magnetického zápisu bude nejspíše počítat s optickou technologii využívající laseru. Stále tak budou pevné disky rotovat, ale zápis už nebude probíhat pomocí magnetických hlaviček, ale pomocí laserů, které budou využívat spinu elektronu pro uložení a čtení informace.

Technologie by ale mohla sloužit i ke stavbě výpočetního zařízení, který by zahrnoval jak logické struktury, tak i paměť v jednom, vše s využitím spintroniky. Dle vyjádření profesora Jian-Ping Wanga by to mohlo vést k vytvoření struktur podobných mozku. Světlo by se přitom stalo hlavní pro přenos i zápis informace, struktury podobné funkcím neuronů a synapsí by pak tvořily zmíněné části založené na spintronice s magnetickými materiály.

Protože se stále jedná o základní výzkum, je nyní v plánu pokračovat ve zlepšování a především zmenšování prvku na hranici 100 nm a také optimalizace spotřeby energie nutné pro provoz laseru a získávání informace. Jakmile budou tyto kroky alespoň z části hotové, je pochopitelně nutné vyřešit hromadnou výrobu, která bude zahrnovat schopnost umístit takových prvků miliardy třeba na budoucí formy ploten nebo magnetických pamětí.

Oficiální materiály k výzkumu nalezete zde.

Témata článku: Technologie, Věda, Výzkum, Úložiště, Pevné disky, Laser, Elektron, Iridium, Magnetic, Minnesota, Neuron, Puls, Pulse, Spin, Synapse, Vědec, Optický disk, Struktura, Buňka, Zápis, Kobalt, Nový výzkum, Tunelový přechod, Rekord, Výpočetní zařízení

Určitě si přečtěte

Co je realita a fikce? Brzy to nepoznáme. A.I. ze Stanfordu tvoří fotky z neexistujících měst

Co je realita a fikce? Brzy to nepoznáme. A.I. ze Stanfordu tvoří fotky z neexistujících měst

** Fotografii každý vnímá jako jednoznačný důkaz ** časem to ale přestane platit ** Strojové učení se totiž neustále zdokonaluje

16.  8.  2017 | Čížek Jakub | 11

Měsíc měl magnetické pole přes 2 miliardy let

Měsíc měl magnetické pole přes 2 miliardy let

** Dnešní Měsíc má jenom velmi slabé magnetické pole, ale dříve tomu bylo jinak ** Magnetické pole Měsíce svého času bylo dokonce silnější, než je současné magnetické pole Země ** Někdy v době před 3 miliardami let však prakticky vyhaslo... nebo ne?

16.  8.  2017 | Mihulka Stanislav | 4