突破性存储技术:MnPd3材料在SOT-MRAM中的应用

叫我兔兔酱 存内计算先锋 2024-02-10 09:45:42

在过去的十年里,随着越来越复杂的人工智能(AI)技术的引入,对计算能力的需求呈指数增长。新的、能源高效的硬件设计可以帮助满足这种需求,同时减少计算的能源消耗,支持更快的处理速度,并允许AI训练在设备内部进行。

从互联网时代到AI时代

斯坦福大学工程学院的莱兰·T·爱德华兹教授表示:“在我看来,我们已经从互联网时代过渡到了AI时代。我们希望实现边缘端的AI,即在您的家用计算机、手机或智能手表上进行本地训练,用于心脏病发作检测或语音识别等用途。为了实现这一目标,您需要一种非常快速的非易失性存储器。”

新型存储器的发现

爱德华兹及其同事最近发现了一种可能将一种新型存储器带入商业化的材料。在《自然材料》杂志上发表的一篇新论文中,研究人员证明了一种称为manganese palladium three(锰钯三元组,MnPd3)的金属化合物薄层具有促进一种工作存储器的必要属性,该存储器以电子自旋方向存储数据。

MnPd3材料中的非传统z自旋极化 

SOT-MRAM依赖于电子的一种固有属性,称为自旋。在SOT-MRAM中,流过材料的电流(SOT层)产生特定的自旋方向。这些电子的运动,加上它们的自旋方向,产生了一个扭矩,可以切换相邻磁性材料中的电子的自旋方向和相关的磁偶极矩。使用合适的材料,存储磁性数据就像切换SOT层中电流方向的方式一样简单。

MnPd3的发现

研究人员发现,MnPd3具有他们需要的属性。该材料能够产生任意方向的自旋,因为其内部结构缺乏会将所有电子限制在特定方向的晶体对称性。利用MnPd3,研究人员能够在不需要外部磁场的情况下展示在y和z方向上的磁化切换。

制造的可能性

除了其破坏对称性的结构外,MnPd3还具有其他几种特性,使其成为SOT-MRAM应用的优秀候选材料。例如,它可以在电子设备需要经过的后退火过程中生存并保持其特性。此外,MnPd3的层是使用一种称为磁控溅射的过程创建的,这是一种已经用于存储硬件其他方面的技术。

总之,MnPd3不仅具有新颖的特性,可以帮助满足我们不断增长的计算需求,而且可以顺利地融入当前的制造技术。研究人员已经开始使用MnPd3制作SOT-MRAM的原型,并将其集成到真实设备中。

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