수 년 동안 제조업체는 소규모 장치에 메모리를 많이 사용하는 컴퓨터를 생산했다. 그러나 반도체 회사들은 예전처럼 메모리 구성 요소의 크기를 줄일 수 없으며 현재의 디자인은 에너지 효율적이지 않다. 종래의 메모리 장치는 트랜지스터를 사용하고 정보를 저장하고 판독하기 위해 전기장에 의존한다. 심도깊게 조사된 다른 접근법은 자장을 사용하여 정보를 저장한다. 이런 자기 장치는 전계가 장치의 자기적 특성을 전환 할 수 있게 하는 자기 전기 효과에 의존한다. 그러나, 기존의 장치는 생성 및 포함하기 어려운 대형 자기장 및 전기장을 요구하는 경향이 있다.
이 문제에 대한 한 가지 해결책은 컴퓨터 메모리 및 플래시 드라이브에 사용될 수 있는 크로미아 (Cr2O3)로 만든 새로운 스위칭 요소이다. 미네소타 대학교 (University of Minnesota)의 연구팀은 장치의 크기 조정 가능성이 더 뛰어나므로 작게 만들 수 있고 적절히 개선된 후에는 에너지를 덜 사용하게 될 것이라고 밝혔다. 최근 어플라이드 피직스 레터스 (Applied Physics Letters)에 연구 결과를 보고했다.
컴퓨터 메모리는 스위칭 요소, 1과 0으로 정보 비트를 저장하기 위해 켜고 끌 수 있는 작은 장치로 구성된다. 이전 연구자들은 크로미아의 자기 전기 특성이 전기장만으로 "전환"될 수 있음을 의미하지만 스위칭에는 정적 자기장이 필요하다는 것을 발견했다. 연구팀은이러한 요소들을 기반으로 작동하는 외부 적용 자기장을 필요로 하지 않는 크로미아의 심장을 지닌 메모리 소자를 위한 설계를 만들었다.
그들의 디자인은 자성 물질로 크로미아를 둘러 싼다. 이것은 Cr 자기 모멘트에 대한 양자 역학적 결합을 통해 효과적인 자기장을 제공하는 한편, 누설 자장을 차단하여 주변 장치에 영향을 미치지 않도록 장치를 배치할 수 있게 한다. 장치의 상태를 판독하여 장치가 1 또는 0 상태에 있는지를 결정하기 위한 요소가 장치의 상단에 배치된다. 이것은 크로미아와 자석 사이의 인터페이스가 장치 기능을 만드는 결합의 핵심이기 때문에 더 작은 공간에 더 많은 메모리를 저장할 수 있다. 장치가 수축함에 따라, 체적에 대한 계면의 더 큰 표면적은 작동을 향상시킨다. 이러한 특성은 크기 축소에 따른 표면적 증가가 전하 누설 및 열 손실을 증가시키는 종래의 반도체보다 유리하다.
다음으로, 크로미아를 사용하여 장치를 성공적으로 제조하면 새로운 장치는 잠재적으로 컴퓨터의 동적 랜덤 액세스 메모리를 대체할 수 있다.
DRAM은 거대한 시장으로 컴퓨터 내부에서 빠른 메모리를 제공하지만 문제는 그것이 많은 에너지를 비효율적으로 만든다는 것이다. 또한 DRAM은 변동이 심하기 때문에 컴퓨터 충돌로 인해 저장되지 않은 문서가 지워지는 경우처럼 전원이 중단되면 정보가 사라진다.
그러나, 크로미아로 만들어진 기억 장치는 아마 몇 년이 걸릴 것이다. 한 가지 중요한 문제는 장치의 내열성이다. 컴퓨터는 많은 열을 발생시키고 모델링은 장치가 더운 여름날에 해당하는 약 섭씨 30도에서 작동을 멈출 것이라고 예측한다. 아마도 다른 요소로 도핑함으로써 크로미아를 최적화하면 기능을 향상시키고 기존 메모리 장치를 대체하는데 더 적합할 수 있다.
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