TU/e-doorbraak maakt sneller MRAM mogelijk

De groep Fysica van Nanostructuren van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) heeft de basis gelegd voor snellere en kleinere MRAM-chips.

Binnen een MRAM-chip (Magnetoresistive Random Access Memory) wordt informatie niet elektronisch, maar magnetisch opgeslagen.

Een team onder leiding van prof. dr. Bert Koopmans slaagde erin elektronen te verplaatsen van het ene ijzerlaagje naar het andere, inclusief hun magnetische eigenschappen. Dat gebeurde via een ultrakorte laserpuls (ca. 100 femtoseconden, 10^-13 seconden).

Permanent en geen opstarttijd

Bits worden binnen MRAM-chips opgeslagen door de polariteit van twee magnetische ijzerlagen te manipuleren: dezelfde polariteit betekent een 0, verschillende polariteit betekent een 1.

Dat maakt MRAM-chips extreem energiezuinig in vergelijking met klassieke siliciumchips. Die hebben stroom nodig om informatie te bewaren. Voor MRAM-chips geldt dat niet: de informatie in een MRAM-chip is permanent. Stroom is enkel nodig om informatie te wijzigen.

MRAM-geheugen is snel in vergelijking met traditionele (magnetische) harde schijven. Voor het uitlezen of beschrijven van MRAM-geheugen is namelijk geen opstarttijd nodig.

Enkele terabits per seconde

Het verkleinen van magnetische opslagelementen is lastig, omdat magnetische velden elkaar kunnen gaan overlappen. Via de methode die de Eindhovense onderzoekers toepassen (‘spin transfer switching') wordt dat probleem vermeden.

Daarnaast maakt het gebruik van een ultrakorte laserpuls (ca. 100 femtoseconden, 10^-13 seconden) sneller MRAM-geheugen mogelijk. Een schakeltijd van 100 femtoseconden kan theoretisch leiden tot een schrijfsnelheid van enkele terabits per seconde.

Nature Physics

De Eindhovense onderzoekers verwachten dat binnen een of twee jaar de eerste MRAM-(Magnetoresistive Random Access Memory)-chips gebaseerd op spin transfer op de markt verschijnen.

Het wetenschappelijk artikel over hun doorbraak verschijnt in Nature Physics onder de titel 'Control of speed and efficiency of ultrafast demagnetization by direct transfer of spin angular momentum'.  Auteurs zijn de TU/e-onderzoekers Gregory Malinowski, Francesco Dalla Longa, Jeroen Rietjens, Paresh Paluskar, Roeland Huijink, Henk Swagten en Bert Koopmans.