Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Temporekord bei magnetischen Speicherchips

12.08.2005


Der Computerspeicherchip der kommenden Jahre könnte MRAM heißen. Anders als die heute üblichen Chiptypen "merkt" sich ein MRAM die gespeicherten Informationen, auch wenn zwischenzeitlich der Strom abgestellt wird, und hat darüber hinaus noch weitere Vorteile. Nur in der Geschwindigkeit hinkten die neuen Chips bisher den alten hinterher. Ein Problem, für das Hans Werner Schumacher von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig jetzt eine Lösung gefunden hat. Mit Hilfe seiner "ballistischen Methode" werden die einzelnen Bits gezielter als bisher angesteuert. So können die Zugriffszeiten auf weniger als 500 ps gesenkten werden und MRAM zukünftig in der Taktrate mit den schnellsten flüchtigen Speicherbauteilen, den SRAM, konkurrieren.



Die heute üblichen schnellen Computerspeicherchips wie DRAM und SRAM (Dynamic bzw. Static Random Access Memory) haben einen entscheidenden Nachteil: Bei Unterbrechung der Stromversorgung gehen die darauf gespeicherten Informationen unwiderruflich verloren. Abhilfe könnte das MRAM (Magnetic Random Access Memory) schaffen. In einem MRAM wird die digitale Information nicht in Form elektrischer Ladung gespeichert, sondern über die magnetische Ausrichtung von Speicherzellen (Magnetspins). MRAM sind sehr universelle Speicherchips, denn sie erlauben neben der nichtflüchtigen Informationsspeicherung auch einen schnellen Zugriff, eine hohe Integrationsdichte sowie eine unbeschränkte Anzahl von Schreib- und Lesezyklen.

... mehr zu:
»Bit »MRAM »Physics »SRAM »Speicherchip »Taktrate »Zelle


Doch die aktuellen MRAM-Prototypen sind noch nicht schnell genug, um die besten Konkurrenten zu überflügeln. Die Zeit für die Programmierung eines magnetischen Bits beträgt etwa 10 ns. Wer dies beschleunigen will, stößt an Grenzen, die mit den grundlegenden physikalischen Eigenschaften der magnetischen Speicherzellen zu tun haben: Während des Programmiervorgangs wird nicht nur die gewünschte Speicherzelle magnetisch angeregt, sondern auch eine Vielzahl anderer Zellen. Diese Anregungen sind nur schwach gedämpft, das Abklingen kann bis zu etwa 10 ns dauern und währenddessen kann keine weitere Zelle des MRAM-Chips programmiert werden. So ist die maximale Taktrate von MRAM bisher auf etwa 100 MHz begrenzt [4].

Das in der PTB Braunschweig entwickelte neue Bitansteuerungsverfahren umgeht diese Begrenzung [1-3]. Kernidee der so genannten "ballistischen Bitansteuerung" (engl. "ballistic bit addressing") ist es, die zur Programmierung dienenden Magnetpulse so geschickt zu wählen, dass die anderen Zellen im MRAM so gut wie gar nicht magnetisch angeregt werden. Der Puls sorgt dafür, dass die Magnetisierung einer zu schaltenden Zelle eine halbe Präzessionsdrehung (180°) vollführt, während eine Zelle, deren Speicherzustand unverändert bleiben soll, eine volle Präzessionsdrehung (360°) beschreibt. In beiden Fällen ist die Magnetisierung nach Abklingen des Magnetpulses im Gleichgewichtszustand und es treten keine magnetischen Anregungen mehr auf.

Diese optimale Bitansteuerung funktioniert mit ultrakurzen Schaltpulsen von unter 500 ps Dauer. Somit liegen die maximalen Taktraten des MRAM über 2 GHz. Zusätzlich ist es möglich, mehrere Bits gleichzeitig zu programmieren, wodurch die effektive Schreibrate pro Bit nochmals um über eine Größenordnung gesteigert werden könnte. Damit können nun erstmals nichtflüchtige Speicherbauteile gebaut werden, die in der Taktrate mit den schnellsten flüchtigen Speicherbauteilen, den SRAM, konkurrieren können.
(es)

[1] H. W. Schumacher: European Patent Application
Application No.: EP05000667, Filing Date: 14/01/2005.
[2] H. W. Schumacher: "Ballistic bit addressing in a magnetic memory cell array"
Applied Physics Letters 87, 042504 (2005).
[3] H. W. Schumacher: "Ultra fast bit addressing in a magnetic memory matrix"
Journal of Applied Physics, issue of August 1st 2005.
[4] H. W. Schumacher, C. Chappert, R. C. Sousa, P. P. Freitas:
"Effective bit addressing times for precessional switching of magnetic memory cells"
Journal of Applied Physics 97, 123907 (2005).

Kontakt:
Dr. Hans Werner Schumacher
PTB-Arbeitsgruppe 2.53 "Niedrigdimensionale Elektronensysteme"
Bundesallee 100
38116 Braunschweig
Telefon: (05 31) 592 - 24 14
Fax: (05 31) 592 - 22 05
E-Mail: hans.w.schumacher@ptb.de

Erika Schow | idw
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de

Weitere Berichte zu: Bit MRAM Physics SRAM Speicherchip Taktrate Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Volle Konzentration am Steuer
25.11.2016 | Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund

nachricht Warum Reibung von der Zahl der Schichten abhängt
24.11.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie