Russische onderzoekers claimen in een artikel dat ze een nieuwe type magnetisch werkgeheugen (RAM) hebben ontwikkeld. Het bestaat uit enkele bijzondere componenten, namelijk onder andere een magneto-elastisch en een piëzo-elektrisch materiaal. Samen moeten deze onderdelen ervoor zorgen dat RAM zuiniger kan gaan worden.

RAM zit in zo goed als alle apparatuur die je in de wereld van de IT tegen kan komen. Van laptops en desktops tot smartphones en routers. Dit type geheugen is echter vluchtig, wat inhoudt dat niets wordt bewaard op het moment dat er geen voltage meer wordt geleverd. Zeker met het oog op apparatuur die continu aan moet staan en ook continu data verwerkt (bijvoorbeeld IoT-apparatuur), zorgt dit onder de streep toch voor een stevig stroomverbruik. Als er dus niet continu een voltage op het RAM hoeft te staan, kan dat behoorlijk wat winst opleveren.

MELRAM

Russische onderzoekers van het Moscow Institute of Physics and Technology hebben nu naar eigen zeggen een goed schaalbare oplossing gevonden voor dit probleem. Ze noemen het nieuwe type magnetisch werkgeheugen MELRAM, wat staat voor MagnetoElectric Random Access Memory. Dit is een fundamenteel ander beestje dan het gebruikelijke DRAM.

Bij DRAM bestaat iedere geheugencel uit een condensator en een transistor. De laatste zorgt ervoor dat er stroom richting de eerste vloeit. De condensator wordt op die manier opgeladen en ontladen. De elektrische lading van de condensator huisvest de enen en nullen.

MELRAM werkt helemaal anders. Dat bestaat uit een piëzo-elektrisch materiaal en uit materiaal dat wordt aangeduid als magneto-elastisch. Piëzo-elektrisch materiaal zijn velen van ons waarschijnlijk al wel eens tegengekomen. Het zit bijvoorbeeld in de printkoppen van sommige inkjetprinters (Brother en Epson maken gebruik van deze technologie). Dergelijk materiaal vervormt als je er spanning op zet. In de printkoppen zorgt deze vervorming ervoor dat er een druppeltje inkt naar buiten wordt geduwd. Andersom kan het materiaal echter ook een voltage leveren als het onder mechanische druk wordt gezet. Van deze karakteristiek maakt MELRAM gebruik.

MELRAM bestaat verder uit materiaal die magneto-elastisch is. Deze structuur is wat ze noemen anisotropisch. Dit houdt in dat hij niet uniform in elkaar zit. In de ene richting (x-as) is het anders opgebouwd dan in de andere (y-as). Het kan derhalve magnetisch worden geladen in twee richtingen. Dit komt weer overeen met de al eerder aangehaalde enen en nullen.

Cruciaal is dat magneto-elektrische geheugencellen niet vluchtig zijn en hun toestand vast kunnen houden. Ze hoeven niet continu opnieuw beschreven te worden en behouden hun informatie als de spanning eraf wordt gehaald.

Eerste stappen

De bevindingen zoals die worden in het tijdschrift Applied Physics Letters moeten worden gezien als de eerste stappen in de richting van een nieuw type RAM. Het is nog lang niet klaar voor productie. Wel stellen de onderzoekers dat ze het werkend hebben gekregen. Belangrijker nog is dat ze het kunnen verkleinen in schaal, iets wat uiteraard cruciaal is voor de toepassingen waarvoor het is bedoeld.

Als dit type geheugen daadwerkelijk op de markt komt, dan kan dat met name voor apparatuur waarvoor stroomverbruik cruciaal is, gunstige gevolgen hebben. Het stroomverbruik gaat dan immers omlaag. Daarnaast is het vasthouden van informatie belangrijk voor het snel kunnen opstarten van apparatuur.

Bron schematische weergave MELRAM; MIPT