В составе всех компьютерных девайсов ключевыми компонентами являются процессор и оперативная память (оперативное запоминающее устройство — ОЗУ). И для того, и для другого важнейшими характеристиками являются быстродействие и энергопотребление.
Для ОЗУ понятие «быстродействие» заключается в скоростях записи и считывания данных, записанных в ее ячейках, а энергопотребление рассчитывается как сумма затрат энергии на запись и считывание данных. Снижение энергопотребления (другими словами — повышение энергоэффективности) — задача, особенно актуальная для мобильных компьютерных девайсов (ноутбуков, планшетов, смартфонов), в которых используются автономные источники электропитания — аккумуляторы. Пути ее решения в процессорах и запоминающих устройствах (ЗУ) различны, причем для ЗУ их значительно больше, вследствие того, что в них могут использоваться самые различные материалы, на базе которых реализуются различные физические эффекты, которые могут характеризоваться двумя устойчивыми состояниями (поскольку используется двоичная система записи информации).
Но при всем многообразии возможных для применения в компьютерных ОЗУ (Random Access Memory — RAM) материалов и физических эффектов до сих пор не удавалось создать такой тип памяти, который бы существенно повысил ее энергоэффективность, по сравнению с применяемыми уже десятки лет устройствами памяти. И вот недавно объединенная группа физиков из МФТИ, Института радиоэлектроники и Международной ассоциированной лаборатории LIA LICS (российско-французский проект) сообщила о завершении разработки прототипа нового типа памяти — магнито-электрического (MagnetoELectricRAM — MELRAM), для которого затраты энергии на запись и чтение данных в десятки тысяч раз (!) меньше, чем в применяемых сегодня ОЗУ.
Ячейка MELRAM содержит два конструктивных элемента: пьезоэлектрическую пластину, на которой сформирована магнитоупругая структура (магнитоупругость — это явление изменения намагниченности магнитного материала под действием механических деформаций). Когда к электродам ячейки, нанесенным с одной стороны на пьезоэлектрическую пластину, а с другой — на поверхность магнитоупругой структуры продается электрическое напряжение, пьезоэлектрическая пластина деформируется, оказывая давление на связанную с ней магнитоупругую структуру, подвергая ее деформации. Благодаря тому, что магнитоупругая структура обладает анизотропией, в зависимости от характера деформации ее намагниченность изменяет величину. При этом одной величине намагниченности приписывается значение «0», а другой — «1». И если записи в ячейках динамической RAM (DRAM) должны постоянно обновляться и они теряются при отключении от электропитания, то MELRAM сохраняет записи (остается последнее значение намагниченности).
Физики создали и испытали прототип ячейки MELRAM с линейными размерами около 1 мм. По их заверениям, ячейки с такими же характеристиками могут быть выполнены и в нанометровых габаритах (примерно таких же, как в DRAM). Изобретатели также утверждают, что быстродействие MELRAM значительно выше, чем у сегодняшних ОЗУ (правда, «на сколько или во сколько» пока не сообщают).
См. также:
- Кто и как даёт самые точные прогнозы погоды в мире?
- Разработана самая быстрая система защиты АСУ ТП для энергетических и промышленных объектов
- Разработана технология создания неповторимого «квазидактилоскопического» ключа безопасности