IBM har offentliggjort dette bildet av «racetrack»-brikken, som viser 40 vannrette nanotråder hvor informasjon kan lagres magnetisk.

Lovende demo av «racetrack» minne

IBM viser at en løfterik type minne kan produseres i standard halvlederskiver.

Magnetisk minne, som i harddisker og magnetbånd, har mange fordeler, særlig når det gjelder fysisk lagringstetthet og mulighet for nærmest uendelig mange overskrivninger av data. Samtidig er skriving og lesing en utfordring, fordi mediet der informasjonen er lagret, må beveges fysisk forbi lesehoder.

I såkalt «racetrack» minne er poenget at man i stedet for å bevege lagringsmediet, beveger selve informasjonen, mens mediet står i ro.

Prinsippet er som følger: Man tar en ledning, i nanoskala, og deler den opp i et antall atskilte magnetiserbare områder. IBM snakker om «domenevegger» som skiller magnetiske regioner eller domener fra hverandre. Det er i disse magnetiske regionene at data lagres.

Ledningens midtpunkt er i kontakt med lese- og skrivehoder. Når data skal skrives eller leses sørger nøye tilpassede strømpulser i ledningens endepunkter for at de magnetiske regionene beveger seg i ledningen, og forbi lese- og skrivehodene. Hvilken retning de beveger seg i, spiller ingen rolle. Strøm er bare nødvendig for å lese og skrive data. Informasjonen blir ikke borte når spenningen slås av.

Prinsippet for «racetrack» minne: Til venstre en nanotråd, til høyre en matrise av nanotråder som står loddrett på planet med lese- og skrivehoder. De blå feltene på skissen til venstre viser hvordan hver tråd kan lagre flere bit med informasjon. Elektriske pulser i trådens endepunkter sender områdene med magnetisk lagret informasjon fram og tilbake i tråden, slik at de kan leses eller overskrives. Poenget er at data lagres magnetisk, og kan leses og skrives uten å bevege det magnetiske lagringsmediet.
Prinsippet for «racetrack» minne: Til venstre en nanotråd, til høyre en matrise av nanotråder som står loddrett på planet med lese- og skrivehoder. De blå feltene på skissen til venstre viser hvordan hver tråd kan lagre flere bit med informasjon. Elektriske pulser i trådens endepunkter sender områdene med magnetisk lagret informasjon fram og tilbake i tråden, slik at de kan leses eller overskrives. Poenget er at data lagres magnetisk, og kan leses og skrives uten å bevege det magnetiske lagringsmediet.

Det lyder utrolig at man skal kunne flytte på magnetiske områder inne i en ledning. IBMs forskere har arbeidet med problemstillingen siden 2004, og innrømmet i 2008, da de demonstrerte en ledning med en lagringskapasitet på tre bit, at de hadde ingen helhetlig teoretiske forståelse av hva som faktisk skjer. De fortsetter å arbeide med teorien mens de prøver ut teknologien. De viser til en artikkel i Wikipedia, som de antakelig har skrevet selv: Racetrack memory.

I desember i fjor meldte IBM-forskerne om et gjennombrudd for «racetrack»-minne: De hadde lært seg hvordan de kunne bruke strøm til nøyaktig å kontrollere plasseringen og bevegelsen til de informasjonsbærende magnetiske områdene i nanotrådene: De brukte elektroniske pulser til å flytte domeneveggene i opptil flere hundre kilometer i timen, og stanse dem nøyaktige der de ville ha dem, i tråder med en lengde på noen hundre nanometer.

Dermed var det bevist at man kunne bruke denne teknologien til å lage magnetiske lagringsenheter uten bevegelige deler. Det er «bare» snakk om antall tråder og å forsyne dem med elektriske pulser. Styring av slike pulser er en standard type utfordring innen halvlederelektronikk.

Derfra til produksjon er det selvfølgelig svært langt. Om kretsene for å styre pulsene er overkommelige, er det ikke gitt at magnetiserbare nanotråder lar seg integrere i kjente metoder for halvlederproduksjon.

I en pressemelding denne uken forteller IBM at Racetrack-forskerne har demonstrert hvordan det kan gjøres: Racetrack-tråder er produsert i en integrert prosess med CMOS-teknologi – dagens standard – i skiver på 200 millimeter. Disse skivene deles for å få enkeltbrikkene.

Den første Racetrack-brikken består av 256 nanotråder. Det er ikke oppgitt hvor mye informasjon som lagres i hver tråd.

I brikken ligger nanotrådene vannrett, i samme plan som halvlederkretsene. For å realisere teknologiens potensial, ser forskerne for seg at trådene må stå loddrett på planet med styringslogikk. Midtpunktet i trådene skal stå ved lese- og skrivehodene, mens endepunktene står i et høyere plan. Skissen nedenfor, fra 2008, viser forskjellen mellom «horizontal racetrack» i dagens demonstrasjonsbrikke, og «vertical racetrack».

Bilde: IBM

IBM betrakter teknologien som svært løfterik, og ser for seg minnebrikker med ytelse som dagens avanserte DRAM, og en hittil uovertruffen lagringstetthet.

Når racetrack-minne kan gjøres kommersielt tilgjengelig, er selvfølgelig ingen gitt å si ennå.

Flere detaljer om IBMs racetrack-minne vil offentliggjøres i dag på en årlig fagsamling i regi av IEEE, kalt International Electronic Devices, i USAs hovedstad Washington DC.

Til toppen