Avance en onda de giro puede llevar a memoria no volátil de ultra baja potencia

En mi universidad, no nos exigían tomar cursos de mecánica cuántica. La hipótesis fundamental de este tema es que uno nunca puede verdaderamente “saber” algo, solo la probabilidad de algo, ¿no? Me parecía un poco tonto. Luego, entré en los temas electromagnéticos de alto nivel y procesamiento de señales y tuve que sufrir con muchos más números que no tenían sentido. Me alegro de que algunas personas decidieron tomar ese curso, porque ellos son los que están haciendo hoy en día los grandes avances en la tecnología cuántica. Algunos investigadores recientemente publicaron un trabajo detallando sus descubrimientos en la electrónica de ondas de giro, también denominada espintrónica. Sus revelaciones pueden allanar el camino para verdaderos dispositivos espintrónicos, como por ejemplo la memoria. Este almacenaje tendría varias ventajas, como por ejemplo la operación sin volatilidad y ultra baja potencia. Estos activos podrían convertirlo en la opción perfecta para aplicaciones integradas, como por ejemplo el Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) y lo convertirían en un serio competidor para la memoria flash.  

Tecnología de onda de giro

Antes de entrar en los avances más recientes, debemos analizar qué es en realidad la tecnología de onda de giro. Entonces podemos hablar de lo que descubrieron exactamente estos investigadores.

La electrónica tradicional utiliza las cargas de los electrones para almacenar información y realizar operaciones. Los transistores tienen estados de encendido y apagado que cambian cuando pasan corrientes eléctricas. La espintrónica también utiliza electrones, pero en lugar de utilizar su característica de carga, utilizan su rotación para almacenar información. La rotación del electrón tiene dos estados, que se pueden discernir mediante la medición de los minúsculos campos magnéticos que emiten. Los investigadores han estado estudiando la manera de utilizar estos estados de rotación (o espín, del inglés “spin”) para reemplazar la electrónica a base de transistores.

Un equipo de la Universidad Nacional de Singapur recientemente hizo gran progreso en el ámbito de ondas de giro. Aparentemente, uno de los problemas que afectan la electrónica de onda de giro es que las señales de onda son anisotrópicas, es decir que varían en diferentes direcciones. Los investigadores, encabezados por el profesor Adekunle Adeyeye, utilizaron una estructura novedosa que les permite propagar la misma señal en múltiples direcciones de manera simultánea. Esta configuración no precisa de un campo magnético externo, lo que lo hace más fácil de implementar. Anteriormente, estos mismos ingenieros descubrieron una manera de transmitir y manipular señales de onda de giro sin un campo magnético externo. Cuando se combinan, estos dos descubrimientos pueden acercarnos mucho más hacia los dispositivos espintrónicos.

Los electrones pueden ser los próximos transistores.

Las ventajas de la espintrónica

Solo porque algo es nuevo no quiere decir necesariamente que es útil; entonces, ¿qué es lo que aporta la tecnología de ondas de giro? La espintrónica tiene múltiples ventajas que podrían aprovecharse en aplicaciones de memoria. Son de ultra baja potencia, no volátiles, y pueden utilizar materiales simples para almacenar información.

• Ultra baja potencia – Los transistores requieren una corriente para cambiar su estado. Los estados de giro se voltean fácilmente utilizando mucho menos energía y no precisan de una corriente para cambiar de estado.

• No volátil – Una de las razones por las que la memoria flash se ha vuelto tan popular es que es rápida y no volátil. Eso significa que puede almacenar información sin potencia. La espintrónica no depende de una corriente o carga para mantener su posición. Una vez que el giro o rotación de un electrón sube o baja, permanece en ese estado hasta que es alterado, haciéndolo no volátil.

• Materiales comunes – Aunque no pensamos a menudo en los materiales, muchos de los semiconductores utilizados en la electrónica son bastante especializados. El giro puede ser medido en materiales tales como el hierro, el cobre o el aluminio. Esto podría significar que los dispositivos de memoria hechos de materiales comunes que son menos costosos de obtener e incorporar en los diseños.   

Aunque este artículo se centra en el almacenaje, vale la pena mencionar que la tecnología de onda de giro podría también ser útil para el procesamiento de señales digitales. La naturaleza de la espintrónica le otorga algunas ventajas computacionales en el procesamiento de señales y la realización de operaciones como por ejemplo las transformadas de Fourier.

 

El IoT exigirá memoria de baja potencia para sus sensores esparcidos de baja potencia.

Aplicaciones de memoria magnética

La memoria de onda de giro, también denominada memoria magnética, ya tiene múltiples aplicaciones en espera de la realización de esta tecnología. El mercado en que más le hace falta es el Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés).

El IoT se encuentra en la cúspide del crecimiento explosivo. No solo nuestros electrodomésticos están volviéndose inteligentes, también los automóviles, las ciudades y hasta nuestros mismos hogares. El IoT verá sensores esparcidos sobre áreas enormes y transmitirá información por medio de una red dedicada para la recolección e interpretación de datos. Estos sensores remotos no recibirán anualmente baterías nuevas, por lo tanto, precisan de memoria de ultra baja potencia para almacenar la información que recogen. Es la razón por la cual tantas empresas están trabajando para desarrollar un flash de ultra baja potencia. Será la solución elegida de almacenaje para estas redes. 

El almacenaje magnético sería un gran competidor para los productos flash. Las empresas han tenido que realizar años de investigaciones para lograr que el flash llegue a niveles de ultra baja potencia. La memoria de onda de giro comenzaría en ese nivel, y probablemente podría mejorarse. La espintrónica también utiliza materiales más fácilmente disponibles, lo que podría hacerlos menos costosos que el almacenaje convencional que utiliza semiconductores especializados.

El mercado está listo y a la espera de la tecnología de ondas de giro.  Los avances como los realizados por estos investigadores en Singapur nos acercan un paso más hacia a esa tecnología. Dentro de poco, la espintrónica dejará de ser alguna idea que estudiamos en cursos de física cuántica de alto nivel, estará almacenando nuestros hábitos de alimentación en nuestros tenedores inteligentes.

La incorporación de la espintrónica en sus circuitos no será tarea fácil. Para realizar un buen trabajo, necesitará un software que se utilice para integrar las técnicas de diseño de próxima generación, como por ejemplo Altium Designer. Tiene una gran cantidad de herramientas de placa de circuito impreso que le pueden asistir a asimilar la tecnología del futuro en sus diseños.

¿Tiene más dudas sobre la espintrónica? Comuníquese con un experto en Altium.

 

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