На днях в журнале Applied Physics Letters была опубликована статья, посвящённая разработке структуры сегнетоэлектрической энергонезависимой памяти или MELRAM (magnetoelectric RAM).

Разработка, что приятно, создана российскими учёными в содружестве с французскими учёными. В проектировании и в создании прототипа были заняты специалисты Московского физико-технического института (МФТИ), Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН и Международной ассоциированной лаборатории LIA LICS.

В перспективе, если получится создать ячейку нанометрового масштаба, а прототип имеет размеры около одного миллиметра, есть надежда увидеть магниторезистивную память гораздо более простую по строению, чем современная ReRAM со сложными магниторезистивными туннельными переходами. Но главной целью служит мечта, что MELRAM сможет в будущем заменить оперативную память типа DRAM. Последняя, как известно, требует постоянной процедуры регенерации данных, поскольку элементарная ячейка DRAM — это банальный конденсатор с управлением от транзистора.

Память MELRAM, напротив, будет энергонезависимой и мало потребляющей. Исследователи говорят о потенциале в 10 000 раз и даже больше снизить потребление ячейки памяти в случае перехода на MELRAM. Правда, пока с энергонезависимостью есть проблемы. Для ранних прототипов для считывания данных использовались крупногабаритные датчики определения магнитного поля, масштабировать которые просто невозможно. Данные из ячейки нового прототипа считываются с помощью коротких импульсов, как это принято для ReRAM. Однако в процессе считывания данные в ячейки разрушаются (такова природа ячейки) и требуется операция регенерации данных. Это снизит пределы энергоэффективности ячейки MELRAM, но среди 10000-кратного приза это будет незаметно.



Что касается структуры MELRAM, то она следующая. Базовым элементом ячейки является пьезоэлектрический материал. Пьезоэлектрик отличен тем, что может выдавать напряжение в случае физической деформации и деформироваться в случае подачи напряжения. Это управляющий элемент MELRAM. Запоминающим элементом MELRAM стала многослойная конструкция на поверхности пьезоэлектрика — это несколько слоёв из сплава тербия и кобальта (TbCo2) и слой из соединения железа и кобальта (FeCo). Под воздействием деформирующегося пьезоэлектрика многослойная магнитоупругая конструкция меняет направление намагниченности. В зависимости от вектора магнитного поля это можно интерпретировать как "0" или как "1", что эквивалентно записи в ячейку бита данных.

Разработка находится на ранних стадиях исследования. Текущие размеры прототипа не позволяют надеяться на скорое появление значительно улучшенных элементов MELRAM. Но, пусть будет. Глядишь, когда-нибудь выстрелит.

---