IBM mostra il primo prototipo integrato della memoria racetrack

In occasione dell'International Electron Devices Meeting di Washington DC, IBM ha dato dimostrazione della possibilità di produrre con tecniche convenzionali un nuovo tipo di memoria computer in grado - almeno sul piano teorico - di combinare l'ampia capienza delle tradizionali soluzioni hard disk con la velocità e la robustezza delle memorie flash. Si tratta della memoria "racetrack" descritta dagli ingegneri IBM nel corso del 2008.

Quanto mostrato allo IEDM è un passo piuttosto importante in direzione della realizzazione commerciale di questo tipo di memorie, poiché spesso la complessità ed i costi della produzione di nuovi componenti rappresentano un ostacolo al loro sviluppo. In questa occasione i ricercatori IBM hanno mostrato il primo prototipo di memoria racetrack in grado di combinare tutti i componenti necessari per la scrittura, lo stoccaggio dell'informazione e la lettura su un singolo chip, fabbricato utilizzando strumenti impiegati ordinariamente per la produzione dei semiconduttori.

Il principio di funzionamento della memoria racetrack verte sul movimento di un pattern magnetico (una successione di domini magnetici, cioè regioni caratterizzate da una propria polarizzazione) all'interno di un nanoconduttore grazie all'impiego di pulsazioni di corrente polarizzata. In questo modo le informazioni -codificate tramite i domini magnetici- possono scorrere liberamente avanti o indietro nel nanoconduttore come se si trovassero su un circuito. La lettura e la scrittura delle informazioni sul nanoconduttore di supporto avviene tramite l'impiego di un secondo nanoconduttore collocato in prossimità di quello principale e che agisce su di esso, anche in questo caso, con pulsazioni di corrente polarizzata per pochissimi nanosecondi.

Le prime dimostrazioni di questa tecnologia si basavano sull'impiego di nanocavi posti su di un wafer di silicio, con gli altri componenti della memoria collegati separatamente e non integrati sul chip. Stuar Parkin, ideatore della tecnologia racetrack e responsabile delle attività di ricerca e sviluppo presso i laboratori di Almaden, in California, commenta: "Tutta la circuiteria era separata dal chip su cui si trovava il nanoconduttore. Adesso siamo stati in grado di realizzare la prima versione integrata dove tutto è su di un unico pezzo di silicio".

Il nuovo prototipo di memoria racetrack è stato realizzato presso i laboratori di Yorktown Heights nello stato di New York, impiegando la comune tecnica di produzione CMOS che è largamente usata per la realizzazione di processori e altri tipi di circuiteria integrata. La realizzazione del prototipo dimostra la possibilità di poter arrivare alla produzione commerciale di memoria racetrack, sebbene siano ancora necessari molti affinamenti. Il prototipo è caratterizzato da nanocavi in nickel-ferro, della lunghezza di 10 micrometri, una larghezza di 150 nanometri ed uno spessore di 20 nanometri. Ad un capo del nanoconduttore sono collegati i circuiti che inviano le pulsazioni mentre all'altro capo si trovano gli elementi necessari per la lettura dei domini magnetici.

Il prototipo realizzato permette però di inserire solamente un dominio magnetico per ciascun nanocavo. Il team di ricercatori coordinato da Parkin sta ora lavorando sull'individuazione di nuovi materiali che abbiano migliori proprietà magnetiche rispetto alla lega di nickel-ferro. L'obiettivo finale è l'inserimento di un maggior numero di domini magnetici in un singolo nanoconduttore, in maniera tale da poter incrementare la densità di stoccaggio dati e a tal proposito Parkin sta attualmente conducendo sperimentazioni sui materiali magneticamente duri (la lega di nickel-ferro è magneticamente molle). "Utilizzando questi materiali abbiamo scoperto che possiamo muovere i domini più velocemente e che essi sono più piccoli e stabili rispetto a quanto si verifica nei materiali magneticamente molli. Ciò significa che possiamo inserire più domini in un singolo nanocavo e che i nanocavi possono essere fabbricati anche con minor precisione restando pienamente funzionanti, caratteristica che permetterebbe di semplificare la produzione. La chiamiamo racetrack 2.0" ha concluso Parkin.