Memória magnética consome 1.000 vezes menos energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/12/2012

As memórias STT-RAM e MeRAM são componentes conhecidos como spintrônicos, por explorarem o lado magnético - o spin - dos elétrons.
[Imagem: UCLA]

MeRAM

Usando uma tensão elétrica, em lugar de um fluxo de corrente elétrica, pesquisadores melhoraram em 1.000 vezes a eficiência energética das memórias MeRAM.

MeRAMs são memórias magnetoelétricas, uma memória híbrida que não perde os dados na ausência de energia, o que significa que os computadores poderão ter uma inicialização instantânea - será ligar e usar.

As MeRAMs são promissoras por combinarem uma série quase imbatível de potencialidades, que estão sendo aprimoradas para que elas possam substituir as atuais memórias usadas em computadores, celulares e uma infinidade de outros aparelhos eletrônicos.

Elas são muito mais rápidas do que outras memórias não-voláteis, como as memórias flash usadas pelos pendrives e cartões de memória, além de maior densidade, guardando mais dados em menos área.

"Uma vez transformadas em um produto, as vantagens das MeRAMs em relação às outras memórias não se limitarão à sua baixa dissipação de energia; igualmente importante, elas permitirão a construção de memórias RAM extremamente densas, o que poderá abrir novas áreas de aplicação onde o custo e a capacidade atualmente são limitadores," disse Pedram Khalili, da Universidade da Califórnia em Los Angeles.

Memórias STT-RAM

Atualmente, as memórias magnéticas são baseadas em uma tecnologia chamada transferência de torque por meio da rotação do spin (STT - spin-transfer torque), que utiliza, além de sua carga elétrica, a propriedade magnética dos elétrons - o spin.

As memórias STT-RAM usam uma corrente elétrica para mover os elétrons para gravar os dados.

Embora a tecnologia STT seja superior em muitos aspectos às tecnologias de memória concorrentes, o seu mecanismo de gravação baseado em uma corrente elétrica ainda requer uma certa quantidade de energia, o que significa que ela gera calor quando os dados são escritos.

Além disso, a sua capacidade de armazenamento é limitada pelo grau de proximidade em que os bits de dados podem ser fisicamente colocados, um processo por sua vez limitado pelas correntes necessárias para escrever a informação.

A baixa capacidade em termos de bits, por sua vez, se traduz em um custo por bit relativamente elevado, o que limita a gama de aplicações das STT-RAM - o que não impediu que suas muitas outras vantagens a colocassem no mercado como um produto real.

Entusiasmados com a chegada ao mercado das STT-RAM, os pesquisadores resolveram apostar alto nas MeRAM, que podem ser muito melhores.
[Imagem: UCLA Device Research Lab]

De corrente para tensão

Entusiasmados com a chegada ao mercado das STT-RAM, os pesquisadores resolveram apostar alto nas MeRAM, substituindo a corrente elétrica usada na tecnologia STT para gravar dados por uma elevação de tensão.

Isso elimina a necessidade de mover grandes quantidades de elétrons através de fios, passando a usar a tensão - a diferença de potencial elétrico - para chavear os bits magnéticos e gravar as informações na memória.

Isso resultou em uma memória não-volátil que gera muito menos calor, tornando-se até 1.000 vezes mais eficiente em termos energéticos.

E a memória pode ser até cinco vezes mais densa, com mais bits de informações gravados na mesma área física, o que também reduz o custo por bit.

Memória MeRAM

A memória MeRAM usa estruturas em nanoescala chamadas junções magnético-isolantes controladas por tensão.

Essas estruturas são compostas por várias camadas empilhadas umas em cima das outras, incluindo duas compostas de materiais magnéticos.

Enquanto a direção magnética de uma camada é fixa, a outra pode ser manipulada por meio de um campo elétrico.

Cada célula dessas é projetada para ser especialmente sensível a campos elétricos.

Quando o campo elétrico é aplicado, isto resulta em uma variação de tensão - uma diferença de potencial elétrico entre as duas camadas magnéticas.

Essa tensão acumula ou esgota os elétrons na superfície dessas camadas, o que representa os bits de informação na memória.

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