فناوری حافظه کم مصرف باعث پیشرفت محاسبات پایدار می شود

7 فوریه 2025-فناوری حافظه-© shutterstock/Oasishifi

محققان کشف کرده اند که فناوری حافظه SOT-MRAM می تواند در آینده جایگزین حافظه کش در معماری کامپیوتر شود.این تیم با همکاری نزدیک با Antaios، یک شرکت حافظه تصادفی مغناطیسی در فرانسه، به پیشرفت چشمگیری در فناوری حافظه دست یافت.

نوآوری آنها، بر اساس حافظه تصادفی مغناطیسی (MRAM) گشتاور چرخشی (SOT)، راه حلی بسیار کارآمد و قدرتمند برای پردازش و ذخیره سازی داده ارائه می دهد – یک گام متحول کننده به جلو برای فناوری های مختلف از تلفن های هوشمند گرفته تا ابررایانه ها.

این نمونه اولیه در نوع خود بی نظیر است و می تواند ذخیره سازی و پردازش داده ها را متحول کند. دکتر راهول گوپتا، محقق سابق فوق دکترا در موسسه فیزیک JGU و نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: این با اهداف جهانی برای کاهش مصرف انرژی همسو است و راه را برای راه حل های حافظه سریع تر و کارآمدتر هموار می کند.

SOT-MRAM به دلیل راندمان توان، عدم فرار و عملکرد برتر در مقایسه با رم استاتیک متمایز است و به عنوان مثال، آن را به یک نامزد قوی برای جایگزینی حافظه کش در معماری کامپیوتر تبدیل می کند.

این فناوری پیشرفته از جریان های الکتریکی برای تغییر حالت های مغناطیسی استفاده می کند و ذخیره اطلاعات قابل اعتماد را امکان پذیر می کند. با این حال، یک چالش کلیدی کاهش جریان ورودی بالای مورد نیاز در طول فرآیند نوشتن و در عین حال اطمینان از سازگاری صنعتی بوده است.این شامل حفظ پایداری حرارتی کافی برای ذخیره داده ها برای بیش از ده سال و به حداقل رساندن انرژی مورد نیاز برای انجام وظیفه ذخیره سازی است.

با بهره‌برداری از جریان‌های مداری که قبلاً نادیده گرفته شده بودند، محققان JGU و Antaios یک ماده مغناطیسی منحصر به فرد را ایجاد کرده‌اند که عناصری مانند روتنیوم را به عنوان کانال SOT – یک بلوک ساختمانی اساسی از فناوری حافظه SOT-MRAM – برای افزایش قابل توجه عملکرد ایجاد کرده‌اند.

نوآوری آنها شامل:

 بیش از 50 درصد کاهش در مصرف کلی انرژی در مقایسه با فناوری های حافظه موجود در مقیاس صنعتی.

 افزایش 30٪ در کارایی، ذخیره سازی سریعتر و مطمئن تر داده ها را امکان پذیر می کند.

 کاهش 20٪ در جریان ورودی مورد نیاز برای سوئیچ مغناطیسی برای ذخیره داده ها.

 دستیابی به یک عامل پایداری حرارتی که طول عمر ذخیره سازی داده ها را بیش از ده سال تضمین می کند.

این پیشرفت از پدیده‌ای به نام اثر سالن مداری (OHE) استفاده می‌کند که بدون تکیه بر مواد کمیاب یا گران قیمت، کارایی انرژی بیشتری را ممکن می‌سازد.

به طور سنتی، فناوری حافظه SOT-MRAM بر ویژگی اسپین الکترون ها تکیه می کرد، جایی که جریان بار از طریق اثر اسپین هال به جریان اسپین تبدیل می شود. این فرآیند به عناصری با جفت شدن مدار چرخشی بالا، معمولاً نادر و گران قیمت، اغلب با محیط زیست ناسازگار، مواد با عدد اتمی بالا مانند پلاتین و تنگستن نیاز دارد.

دکتر گوپتا توضیح داد: «در مقابل، رویکرد ما با استفاده از جریان‌های مداری ناشی از جریان‌های بار از طریق اثر سالن مداری، و حذف وابستگی به مواد پرهزینه و کمیاب، یک پدیده بنیادی جدید را مهار می‌کند.»

با ترکیب این رویکرد نوآورانه با مهندسی پیشرفته، تیم یک راه حل مقیاس پذیر و عملی آماده برای ادغام با فناوری روزمره ایجاد کرده است.با افزایش مداوم مصرف جهانی انرژی، پیشرفت هایی مانند این نقش حیاتی فناوری در ایجاد آینده ای پایدارتر را برجسته می کند.

پروفسور Mathias Kläui، هماهنگ کننده پروژه JGU، نتیجه گرفت: “من خوشحالم که این تلاش مشترک منجر به این مفهوم دستگاه هیجان انگیز شده است، که نه تنها از نقطه نظر علوم پایه جذاب است، بلکه ممکن است پیامدهایی در صنعت برای GreenIT داشته باشد.

کاهش مصرف انرژی با کشف مکانیسم‌های فیزیکی نوآورانه‌ای که امکان توسعه فناوری‌های کارآمدتر را فراهم می‌کند یکی از اهداف تحقیقات ما است.