A combinação de manganês e paládio criará uma RAM rápida, eficiente e não volátil

Cientistas da Universidade de Stanford relataram a criação de um novo material que ajudará a aumentar a criação de RAM com maior velocidade e eficiência energética. O composto tem a fórmula MnPd3 (manganês-paládio-3). Ele permitirá que você crie módulos de memória rápidos que suportam o treinamento de sistemas de inteligência artificial localmente, e não em servidores remotos.

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Os autores do projeto acreditam que a humanidade está passando da era da Internet para a era da IA, e o lançamento de algoritmos de IA na periferia – em um computador doméstico, smartphone ou mesmo relógio inteligente – torna-se uma tarefa urgente. Isso permitirá, por exemplo, detectar sinais de problemas de saúde ou reconhecer fala natural, mas tais aplicativos exigem hardware mais eficiente do que os existentes, incluindo RAM mais rápida.

Neste caso, estamos falando do tipo de memória SOT-MRAM (spin-orbit torque MRAM) – memória magnetoresistiva de acesso aleatório com gravação de dados usando torque de spin-órbita. Baseia-se em uma propriedade interna dos elétrons – seu spin. Spin pode ser descrito como algo parecido com uma bola de basquete girando na ponta do dedo de um atleta. Mas como o elétron é uma partícula carregada, ele se transforma em um minúsculo imã conforme gira, polarizado ao longo do eixo de rotação – voltando à analogia do basquete, esta é a linha que continua a linha do dedo do atleta. Ao direcionar essas linhas para cima ou para baixo, você pode obter a representação de zeros ou uns, formando bytes de dados de computador em uma matriz. Ao mesmo tempo, essa memória, ao contrário da memória de acesso aleatório atualmente usada em todos os lugares, é não volátil.

Fonte da imagem: news.stanford.edu

Nos módulos de memória SOT-MRAM, uma corrente polarizada de spin flui através de uma camada de material de momento de órbita de spin (SOT), que causa a comutação de spin de partículas em um material magnético adjacente. Idealmente, substâncias adequadamente selecionadas fornecem registro de dados simplesmente trocando a corrente na camada SOT. No entanto, encontrar um material adequado para essa camada não é fácil e, novamente, é necessária uma analogia. Se pegarmos uma fatia de pão sobre um prato como referencial e colocarmos os eixos X e Y ao longo de suas bordas, então, quando a corrente flui ao longo do eixo X, a maioria dos materiais tem polarização de spin ao longo do eixo Y, enquanto os dados máximos a densidade pode ser alcançada quando polarizada ao longo do eixo Z – um eixo que continua a linha perpendicular a um palito inserido em uma fatia de pão. Para contornar essa limitação no caso geral, ela é obtida usando um campo magnético externo,

O composto MnPd3 obtido por cientistas americanos tem as propriedades necessárias – sua estrutura interna é desprovida de simetria cristalina, o que forçaria todos os elétrons a alinharem seus spins ao longo de uma linha. Com esse material, os pesquisadores demonstraram a comutação da polarização nas direções Y e Z sem a necessidade de um campo magnético externo – pode até ser alinhada na direção X, especificaram os cientistas, embora essa nuance não tenha sido incluída no trabalho principal.

Além da estrutura cristalina assimétrica, o MnPd3 possui várias outras propriedades que ajudarão a introduzi-lo rapidamente na produção em massa de módulos SOT-MRAM. Em especial, resiste ao recozimento (400°C por 30 minutos) produzido durante a produção de eletrônicos, e sua camada é criada por meio de magnetron sputtering, processo já utilizado na produção de outros componentes para armazenamento de dados. Em outras palavras, sua introdução na produção não exigirá novas ferramentas ou novos métodos – o material tem novas propriedades, mas se encaixa perfeitamente nas modernas tecnologias de produção. Os cientistas já estão trabalhando em protótipos de módulos SOT-MRAM de manganês-paládio-3 que podem ser integrados em dispositivos reais.