🔬

Bộ nhớ Spintronic

Electron Spin = Instant Storage!

🔬 Thử ngay

What is Spintronics?

Why revolutionary? Non-volatile (keeps data without power like flash), but 10M+ write cycles (vs 100K for flash), faster than DRAM, works at 400°C! STT-MRAM already shipping in Samsung phones since 2019. SOT-MRAM (2024) is 3× faster. This replaces both DRAM and Flash!

🎯 Mẹo sử dụng

📚 Thuật ngữ

Spintronics
Một lĩnh vực vật lý và kỹ thuật khai thác spin nội tại của các electron (và mô men từ liên quan của nó) ngoài điện tích để lưu trữ và xử lý thông tin.
Spin-Transfer Torque (STT)
Sự truyền động lượng góc từ các electron phân cực spin sang một lớp từ tính, cho phép chuyển đổi từ hóa theo hướng dòng điện mà không cần từ trường bên ngoài, được dự đoán bởi Slonczewski (1996) và Berger (1996).
Magnetic Tunnel Junction (MTJ)
Thành phần cốt lõi của MRAM: hai lớp sắt từ được ngăn cách bởi một hàng rào cách điện mỏng (thường là MgO), điện trở của nó phụ thuộc vào hướng từ tính tương đối của các lớp.
Free Layer
Lớp sắt từ trong MTJ có từ hóa có thể được chuyển sang lưu trữ dữ liệu (song song = điện trở thấp = '1', phản song song = điện trở cao = '0').
Pinned Layer (Reference Layer)
Lớp sắt từ trong MTJ có hướng từ hóa cố định, dùng làm tham chiếu để đọc bit được lưu trữ.
Tunnel Magnetoresistance (TMR)
Sự thay đổi điện trở của MTJ dựa trên sự định hướng tương đối của các lớp từ tính của nó; tỷ lệ TMR cao hơn cho phép đọc dữ liệu đáng tin cậy hơn.
STT-MRAM
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên từ tính mô-men xoắn truyền spin -- một bộ nhớ ổn định sử dụng dòng điện phân cực spin để ghi dữ liệu và từ điện trở để đọc dữ liệu.
SOT-MRAM
MRAM mô-men xoắn quỹ đạo quay -- công nghệ thế hệ tiếp theo sử dụng khớp nối quỹ đạo quay trong một lớp kim loại nặng để chuyển đổi nhanh hơn nữa (dưới nano giây) với các đường dẫn đọc/ghi riêng biệt.
Perpendicular Magnetic Anisotropy (PMA)
Đặc tính mà từ hóa ưu tiên hướng vuông góc với bề mặt màng, cho phép khả năng mở rộng tốt hơn và ổn định nhiệt trong các thiết bị MRAM hiện đại.
Non-Volatility
Khả năng giữ lại dữ liệu được lưu trữ mà không cần cấp nguồn liên tục, một lợi thế chính của MRAM so với SRAM và DRAM.
Giant Magnetoresistance (GMR)
Một hiệu ứng lượng tử được phát hiện bởi Albert Fert và Peter Grunberg (Giải Nobel 2007), trong đó điện trở thay đổi đáng kể dựa trên sự liên kết của lớp từ tính, cho phép các đầu đọc ổ cứng hiện đại.
Spin Hall Effect
Hiện tượng dòng điện tích tạo ra dòng điện quay ngang do khớp nối quỹ đạo quay, được sử dụng trong SOT-MRAM để chuyển đổi từ hóa hiệu quả.
VCMA
Bất đẳng hướng từ tính được điều khiển bằng điện áp - một kỹ thuật mới nổi sử dụng điện trường thay vì dòng điện để điều khiển từ hóa, hứa hẹn bộ nhớ tiêu thụ năng lượng cực thấp.
Endurance
Số chu kỳ ghi mà thiết bị bộ nhớ có thể duy trì; STT-MRAM đạt tới 10^14 chu kỳ, vượt xa 10^5 chu kỳ của bộ nhớ flash.
Spin-Polarized Current
Một dòng điện trong đó phần lớn các electron có spin của chúng thẳng hàng theo cùng một hướng, được tạo ra bằng cách cho dòng điện chạy qua vật liệu sắt từ.

🏆 Nhân vật chính

John C. Slonczewski (1989-1996)

Nhà nghiên cứu của IBM, người đầu tiên dự đoán mô-men xoắn truyền spin trong cấu trúc MTJ (1989) và cấu trúc GMR (1996), cung cấp nền tảng lý thuyết cho tất cả công nghệ STT-MRAM

Luc Berger (1996)

Dự đoán độc lập sự phát xạ mômen truyền spin của sóng spin bằng đa lớp từ tính vào năm 1996, đồng sáng lập cơ sở lý thuyết cho việc chuyển mạch từ hóa điều khiển bằng dòng điện

Albert Fert (1988)

Đồng phát hiện Điện trở từ khổng lồ (GMR) vào năm 1988, được trao giải Nobel Vật lý năm 2007, tạo điều kiện cho toàn bộ lĩnh vực điện tử học spin

Peter Grunberg (1988)

Đồng phát minh độc lập GMR vào năm 1988, chia sẻ giải thưởng Nobel năm 2007 với Fert vì bước đột phá này đã cách mạng hóa việc lưu trữ dữ liệu

Stuart Parkin (1990s-2000s)

Thành viên IBM, người đi tiên phong trong các thiết bị điện tử spin thực tế bao gồm đầu đọc van xoay và khái niệm bộ nhớ đường đua để lưu trữ dữ liệu thế hệ tiếp theo

Shinji Yuasa (2004)

Đã chứng minh khả năng từ điện trở đường hầm khổng lồ trong MTJ tinh thể dựa trên MgO tại AIST Nhật Bản, đạt được tỷ lệ TMR vượt quá 200% cho phép MRAM thương mại

Daniel Worledge (2010s)

Nhà nghiên cứu của IBM, người dẫn đầu việc phát triển công nghệ STT-MRAM vuông góc và thiết kế MTJ mô-men xoắn kép để cải thiện hiệu quả chuyển mạch

🎓 Tài nguyên học tập

💬 Lời nhắn cho người học

Mỗi electron có hai tính chất cơ bản: điện tích và spin. Trong nhiều thập kỷ, thiết bị điện tử chỉ được sử dụng để sạc để lưu trữ và xử lý thông tin. Spintronics khai thác nửa còn lại -- spin lượng tử -- mở ra những khả năng hoàn toàn mới. STT-MRAM đã thay thế bộ nhớ flash trong các chip tiên tiến và công nghệ ngày càng tốt hơn. Giải Nobel về từ điện trở khổng lồ năm 2007 chỉ là khởi đầu. Khi chúng ta tiếp cận các giới hạn của Định luật Moore, điện tử học spin đưa ra một hướng đi phía trước: bộ nhớ nhanh, dày đặc, không biến động và tiết kiệm năng lượng. Cuộc cách mạng quay đang diễn ra.

Bắt đầu

Miễn phí, không cần đăng ký

Bắt đầu →