IBM“赛道”记忆体进入冲刺阶段

IBM声称，该公司所研发的赛道(racetrack)记忆体，集合了固态记忆体以及硬碟机存取机制的优点。

磁自旋(magnetic spin)神奇的地方在于，它不会取代原子，能让硬碟上壁垒式的磁畴(walled domains)在1与0之间切换，又没有最终会让快闪位元单元耗损的疲乏机制(fatigue mechanisms)。目前的固态非挥发性记忆体如快闪记忆体、铁电记忆体(FRAM)，甚至是实验性的电阻式记忆体(resistive RAM)，寿命都有极限。

“赛道记忆体的关键优势，在于不会移动原子──这是为何快闪记忆体、铁电记忆体甚至电阻式记忆体会耗损，因为它们扰乱了物质的状态。」IBM旗下Almaden研究中心院士Stuart Parkin表示："在赛道记忆体中，原子不会被移动，我们所做的是转动自旋(rotating the spin)，并不会造成交互作用或是导致任何疲乏与耐久性问题；我们可以无限次地读取、写入或抹除赛道记忆体。”

所谓的“赛道”之原理，是在绝缘基板上制作一个纳米线回圈(nanowire loop)；沿著该赛道，包括一个传授(imparting)磁自旋的写入头，一个读出自旋状态的读取头，以及将位元沿著赛道转换至下一值(next value)的脉冲产生器。实际上，每个赛道就像是硬碟机上的单一磁轨──除了不以旋转磁碟的方式来读取下一值，磁畴之间的壁垒也转变成环绕著该封闭回路，以响应电流脉冲。

透过一款精心打造的仪器，现在IBM已经能详细描述磁畴壁能够环绕磁轨的确切机制，并收集最终能让 IBM将赛道记忆体商业化的参数资料。在该公司研究团队惊人的发现中，尽管“赛道”上并没有原子环绕，环绕著该赛道的磁畴壁仍拥有惯性与动能──就像它们是有质量的。“我们现在更加了解电子(electrons)是如何传递动能给磁畴壁。”Parkin表示。

IBM所研发的赛道记忆体，将磁畴壁沿著一条纳米线移动，就像它们绕著纳米线“赛道”竞速

如果赛道上显示出真正的无质量运动(mass-less motion)，将意味著磁畴壁环绕著该赛道的近瞬移动(nearly instantaneous movement)是对电流脉冲的回应。但研究人员反而在脉冲开始时发现了一个显著的延迟(数纳秒)，在脉冲停止时又有一个同等级的微米(micron) 级明显过冲(overshoot)；幸好这两种效应互相抵销了。

“我们发现，磁畴壁在电流脉冲开始时会花一些时间开始移动，但那些时间又会在电流脉冲结束时，被带著它们停止移动的距离所互补──所以它们移动的总距离是一样的。”Parkin表示：“要将磁畴壁沿著赛道移动一段特定距离，我们要做的就只有提供一道长度与该距离成正比的电流脉冲。”

接下来，该研究团队将试图在单晶片上建置一个整合读取 /写入与转换电路的完整水平式赛道，如此将达到密度是目前快闪记忆体10倍的记忆体晶片。

一旦这种水平式技术成功，研究团队将进一步在晶片上以10微米的厚度垂直排列微缩的赛道；这种垂直式的赛道记忆体密度可望再扩充100倍，使这种固态记忆体容量能与硬碟机媲美。