La Svolta delle Perturbazioni d’Onde Potrebbe Portare A Una Memoria Non Volatile a Bassa Alimentazione

Nella mia università non era richiesto di studiare meccanica quantistica. L’intera premessa dietro ciò è che non puoi mai davvero “sapere” tutto, solo la probabilità di qualcosa giusto? Mi suonava così stupido. Poi mi sono addentrato nell’elettromagnetismo e nell’ elaborazione di segnale di alto livello e mi sono dovuto confrontare con un sacco di numeri che non avevano senso. Sono lieto che alcune persone decisero di prendere quel corso, perché sono quelli che ottengono risultati nella tecnologia quantica oggi. Alcuni ricercatori hanno pubblicato recentemente uno scritto che illustra le loro scoperte nell’elettronica spintronica. Le loro rivelazioni potrebbero spianare la strada per dispositivi spintronici reali, come la memoria. Tale archiviazione verrebbe fuori con vari benefici, come la non- volatilità e operatività a consumo ultra basso. Queste doti potrebbero renderla la scelta perfetta per applicazioni incorporate come l’Internet degli Oggetti (IoT) e diventerebbe una seria concorrente della memoria flash. 

Tecnologia della Perturbazione d’Onda (Spin Wave)

Prima di addentrarci nelle recenti scoperte dobbiamo esaminare cos’è in realtà una tecnologia spin wave. Quindi possiamo discutere cosa hanno scoperto esattamente questi ricercatori. 

L’elettronica tradizionale usa cariche di elettroni per archiviare informazioni ed eseguire operazioni.  I Transistors hanno due stati: on e off  che mutano al passaggio della corrente elettrica. La spintronica inoltre, usa gli elettroni, ma anziché usare la loro carica caratteristica, usa la sua Spintronics also use electrons, but instead of using their charge characteristic they use their spin (perturbazione) per archiviare informazioni . Lo spin dell’elettrone ha due stati, che possono essere comprese con chiarezza misurando i minuscoli campi magnetici che emanano. I ricercatori hanno capito come usare questi stati degli spin per rimpiazzare l’elettronica basata sui transistor. 

Una squadra dell’Università di Singapore ha recentemente  fatto dei grandi progressi sul campo dello spin dell’onda. Apparentemente uno dei problemi che affligge l’elettronica dello spin dell’onda è che il segnale dell’onda è anisotropico, che vuol dire che differiscono in varie direzioni. I ricercatori, guidati dal Professor Adekunle Adeyeye, hanno usato una nuova struttura che permette loro di propagare lo stesso segnale simultaneamente in varie direzioni. Questa configurazione non richiede un campo magnetico esterno, che ne facilita l’attuazione. In precedenza gli stessi ingegneri avevano scoperto un modo per trasmettere e manipolare i segnali delle onde di spin senza un campo magnetico esterno. Se combinate, queste due scoperte potrebbero portarci molto più vicino ai dispositivi spintronici. 

^{L’elettronce potrebbe essere il prossimo transistor.}

Vantaggi della Spintronica

Solo perché qualcosa sia nuovo non significa necessariamente che sia utile, quindi cosa ci porta la tecnologia con le onde di spin? La spintronica ha vari vantaggi che potrebbero essere messe a frutto negli strumenti di memoria. Sono ad ultra basso consumo, non-volatili, e possono utilizzare materiale semplice per archiviare informazioni. 

• A Bassissima Potenza - I transistor richiedono corrente per mutare il loro stato. Gli stati dello spin sono facilmente capovolti usando molto meno energia e non necessitano di corrente per cambiare stato. 

• Non-Volatile - Una ragione per cui la memoria flash è diventata così popolare è perché è veloce e non-volatile. Ciò significa che può immagazzinare informazioni senza corrente. Gli spintroni  non si affidano alla corrente o alla carica per mantenere la propria posizione. Una volta che un elettrone è su positivo o negativo resta così finchè viene alterato, rendendolo non-volatile.  

• Materiali Comuni - Sebbene non lo si pensi spesso, molti dei semiconduttori usati in elettronica sono piuttosto specializzati. Though we may not think about materials often, many of the semiconductors used in electronics are quite specialized. Lo Spin può essere misurato in materiali come il ferro, rame, o alluminio. Ciò potrebbe significare una memoria fatta da materiali comuni che sono meno costosi da procurare e da incorporare nei progetti. 

Nonostante questo articolo si concentri sull’archiviazione, vale la pena menzionare che la tecnologia dello spin dell’onda potrebbe inoltre essere utile per l’elaborazione del segnale digitale. La natura della spintronica garantisce alcuni vantaggi computazionali nell’elaborazione dei segnali e nell’esecuzione di operazioni come la Trasformata di Fourier. 

 

^{L’ IoT avrà bisogno di memoria a bassa energia per i suoi sensori dispersi a bassa energia.}

Applicazioni delle Memorie Magnetiche

La memoria dell’onda dello spin, ribattezzata anche memoria magnetica, ha già diverse applicazioni nell’attesa che la sua tecnologia sia realizzata. Il mercato che ne necessita maggiormente è l’Internet degli Oggetti. 

L’IoT è sull’orlo di un’esplosiva crescita. Non soltanto i nostri elettrodomestici stanno diventando più intelligenti, ma anche le auto, le città, ed anche le stesse case. L’IoT immagina sensori dispersi in aree enormi e che trasmettono informazioni tramite un network dedicato per immagazzinamento ed interpretazione dei dati. Questi sensori lanciati lontano non avranno nuove batterie ogni anno, poiché necessitano di poca energia per memorizzare le informazioni raccolte. Ecco perché molte compagnie stanno lavorando per sviluppare memorie flash a super basso consumo. Sarà la memoria scelta per questi network. 

La memoria magnetica dovrebbe essere un grosso concorrente per questi prodotti flash. Le imprese hanno dovuto fare anni di ricerca per inserire le flash in livelli di consumo bassi. La memoria dell’onda dello spin inizierebbe da tale livello, e potrebbe forse essere migliorata. La spintronica utilizza anche materiali più prontamente disponibili, il che li renderebbe meno costosi dell’immagazzinamento dati convenzionale che utilizza semiconduttori specifici. 

Il mercato è pronto e aspetta la tecnologia dell’onda dello spin. Svolte come quella fatta da questi ricercatori di Singapore potrebbero portare la tecnologia un passo avanti. Presto la spintronica non sarà dell’idea che studiamo corsi di alto livello di fisica quantica, immagazzineranno le nostre abitudini alimentari nelle nostre forchette intelligenti. 

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