Cientistas criam ‘memória universal’ magnética ultraeficiente que consome muito menos energia do que protótipos anteriores

A MRAM pode consumir muita energia, mas uma nova geração dessa tecnologia permitirá maior poder de computação e resiliência, além de requisitos de energia muito menores.

Com informações de Live Science.

Cientistas no Japão desenvolveram um novo tipo de memória computacional “universal” que é muito mais rápida e consome menos energia do que os módulos usados ​​nos melhores laptops e PCs da atualidade.

Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM) é um tipo de dispositivo de memória universal que pode superar algumas das limitações da RAM convencional, que pode ficar mais lenta em picos de demanda devido a uma capacidade relativamente baixa. A memória universal é um formato de armazenamento que combina a velocidade da RAM existente e a capacidade do armazenamento de reter informações sem uma fonte de alimentação.

A memória universal como a MRAM é uma proposta melhor do que os componentes usados ​​em computadores e dispositivos inteligentes hoje em dia, pois oferece velocidades mais altas e muito mais capacidade, além de melhor resistência.

Essa nova tecnologia opera em velocidades mais rápidas e com maior capacidade do que a RAM convencional, mas supera o problema dos altos requisitos de energia para gravação de dados — o que antes era um desafio para a MRAM.

Dispositivos MRAM consomem pouca energia em seu estado de espera, mas precisam de uma grande corrente elétrica para alternar a direção das configurações do vetor de magnetização das junções do túnel magnético, usando assim a direção da magnetização para representar os valores binários em computadores. Isso o torna inviável para uso na maioria dos sistemas de computação e para atingir a escrita de dados de baixa potência, um método mais eficiente para alternar esses vetores era necessário.

Em um artigo publicado em 25 de dezembro de 2024 no periódico Advanced Science, pesquisadores relataram o desenvolvimento de um novo componente para controlar o campo elétrico em dispositivos MRAM. O método deles requer muito menos energia para alternar a polaridade, reduzindo assim os requisitos de energia e melhorando a velocidade na qual os processos são realizados.

Memória de computação de última geração

O componente protótipo que eles construíram foi chamado de “heteroestrutura multiferroica” — um material ferromagnético e um material piezoelétrico, mas com um vanádio ultrafino entre eles — que pode ser magnetizado por um campo elétrico. Isso difere de outros dispositivos MRAM, que não tinham a camada de vanádio.

Flutuações estruturais na camada ferromagnética significavam que era difícil manter uma direção estável de magnetização em dispositivos MRAM anteriores. Para superar esse problema de estabilidade, a pastilha de vanádio entre as camadas ferromagnética e piezoelétrica atua como um buffer entre as duas.

Ao passar uma corrente elétrica pelos materiais, os cientistas demonstraram que o estado magnético poderia mudar de direção. Os materiais poderiam manter sua forma e formato, o que versões anteriores não conseguiam fazer. Além disso, o estado magnético era mantido após a carga elétrica não estar mais presente, permitindo que um estado binário estável fosse mantido sem energia.

O estudo não cobriu a degradação na eficiência de comutação ao longo do tempo. Isso tende a ser um problema comum com uma ampla gama de dispositivos elétricos. Por exemplo, uma reclamação comum com baterias domésticas recarregáveis ​​é que elas só podem ser carregadas um certo número de vezes (aproximadamente 500) antes que sua capacidade se degrade.

Por fim, a nova tecnologia MRAM pode permitir uma computação comercial mais potente, ao mesmo tempo em que oferece uma vida útil mais longa, disseram os cientistas. Isso porque a nova técnica de comutação requer muito menos energia do que as soluções anteriores, tem uma resiliência maior do que as tecnologias atuais de RAM e não requer peças móveis.