Racetrack-Memory in konventioneller Fertigung
IBM-Forschern ist es erstmals gelungen, mit Hilfe herkömmlicher Halbleiter-Verfahren einen integrierten Hochleistungsspeicher zu bauen.
Als vielversprechende neue Speichertechnologie gilt die "Racetrack"-Technik, an der der IT-Konzern IBM arbeitet. Sie soll eines Tages die großen Datenkapazitäten heutiger Festplatten mit der Geschwindigkeit von Flash-Speicher vereinen. Waren die bisherigen Prototypen aufwendige Spezialanfertigen, ist es IBM nun erstmals gelungen, einen Racetrack-Speicher mit dem üblichen fotolithografischen Verfahren herzustellen, das in der Halbleiterindustrie Standard ist, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe.
Der Racetrack-Speicher, der nun auf dem International Electronic Devices Meeting in Washington vorgestellt wurde, enthält erstmals alle Bauteile zum Lesen, Schreiben und Speichern von Daten auf einem Chip. Damit könnte eine künftige Fertigung im Prinzip in bestehende Produktionsprozesse integriert werden.
Ein Racetrack-Speicher speichert Bits in ferromagnetischen Drähten in Form von beweglichen magnetisierten Abschnitten, so genannten Domänen, in denen das Magnetfeld parallel oder antiparallel zum Draht ausgerichtet ist. Sie stellen die Bitwerte “1” oder “0” dar. Diese Domänen werden mit Hilfe eines spinpolarisierten Stroms durch den Speicherdraht hindurchgeschoben – sie bewegen sich also an den Schreib- und Leseköpfen vorbei. Im Prinzip funktioniert ein Racetrack-Speicher also ähnlich wie ein Tonband, mit dem Unterschied, dass sich nicht der Speicherdraht selbst, sondern nur die Domänen auf der "Datenrennstrecke" bewegen. Stoppt der Stromfluss, weil am "Schreibdraht" keine Spannung mehr anliegt, stoppen auch die Domänen – die Bitwerte, die sie darstellen, bleiben so im Draht gespeichert.
Das Problem an der jetzt verwendeten Nickel-Eisen-Legierung ist allerdings, dass es sich um einen so genannten weichmagnetischen Stoff handelt. Dessen Magnetfeld lässt sich leicht orientieren, aber die Polung der Domänen kann schon umklappen, wenn die Stärke eines äußeren Magnetfeldes einen relativ niedrigen Wert überschreitet. Die IBM-Forscher experimentieren deshalb auch mit Materialien, deren Domänen sich nicht so leicht umdrehen lassen. Hartmagnetische Nanodrähte könnten deswegen mit etwas geringerer Präzision gefertigt werden, was die Herstellung noch einfacher machen würde. "Das wird dann der Racetrack 2.0", kündigt Stuart Parkin an, der das Konzept mit seiner Gruppe seit 2004 im IBM-Forschungszentrum Almaden entwickelt.
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(bsc)
