Não é segredo que os processos técnicos modernos estão se aproximando do limite de suas capacidades. Pesquisadores de todo o mundo estão procurando uma maneira de sair dessas fronteiras. A spintrônica parece promissora – o uso do spin do elétron como um portador de informação e, mais importante, como um elemento de comutação na lógica. A memória de spin atual já está implementada – é uma RAM magnetorresistiva. A lógica é mais complicada, mas os últimos desenvolvimentos da imec e da Intel são encorajadores.
Fonte da imagem: imec
Pesquisadores do imec e da Intel, liderados por Eline Raymenants, criaram um dispositivo lógico spintrônico que pode ser completamente controlado por corrente elétrica em vez de campos magnéticos. A equipe da Intel e do imec apresentou seu trabalho no recente IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM).
Ressaltamos que se trata de controlar a corrente elétrica, e não o campo magnético, que já foi implementado na memória MRAM e em outros projetos de memória spintrônica, por exemplo, na memória de trilha da IBM, células de memória magnética russa e em outros estudos semelhantes. O controle de corrente permite um dispositivo de comutação mais compacto e rápido. Além disso, a lógica spintrônica atual pode ser facilmente acoplada à lógica CMOS moderna, o que permitirá a criação de circuitos híbridos.
O novo desenvolvimento da imec e da Intel se assemelha à implementação da memória de trilha da IBM, que mencionamos acima. Uma corrente polarizada por spin é lançada ao longo do nanofio na forma de sequências de domínios magnéticos separados por paredes de domínio. Os domínios magnéticos em tal fio seguem estritamente um após o outro, e a informação é transmitida na forma de orientação do campo magnético. O campo magnético de um domínio individual, por sua vez, é criado pela orientação coordenada dos spins do elétron. A orientação para cima dos spins, digamos, é representada por 0 e para baixo – 1. As paredes do domínio em tal esquema são a transição entre uma direção de magnetização e a vizinha. Eles servem como o elemento de controle principal para os interruptores.
O segredo do desenvolvimento da imec e da Intel está em um novo material para junção em túnel magnético (MTJ). De acordo com os cientistas, o novo material é otimizado para movimentação mais rápida das paredes do domínio. As transições lêem informações de uma trilha – sequências de domínios magnéticos e paredes de domínio – e agem como entradas lógicas. No IEDM, os pesquisadores apresentaram uma prova de conceito: a partir de várias junções de túneis magnéticos, eles criaram um I. funcional.
Um exemplo de memória de rastreamento com o movimento de domínios magnéticos e paredes de domínio ao longo de um nanofio. Fonte da imagem: IBM
Na mesma transição, MTJ grava informações na pista. Para fazer isso, o dispositivo Intel e imec usa a mesma tecnologia do MRAM hoje. O dispositivo passa uma corrente polarizada por spin, a maioria dos elétrons com spins orientados na mesma direção, através do domínio magnético na junção. Esta corrente pode mudar a direção do campo magnético, que no processo cria ou edita paredes de domínio – codifica a sequência em 0 ou 1.
Os pesquisadores dizem que o próximo passo será demonstrar o dispositivo em ação. Eles desenvolveram uma votação majoritária (troca da maioria) que dá um resultado positivo se a maioria de suas contribuições for positiva. Mas os cientistas ainda não estudaram verdadeiramente este projeto. Só então os pesquisadores saberão como sua lógica spintrônica resistirá ao desenvolvimento do CMOS.