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Entwicklung eines neuen Speichertypus schreitet voran

Auf der Suche nach neuen Ansätzen, die die gegenwärtig in Mobiltelefonen, Computern und Servern eingesetzten Speicherarchitekturen langfristig ersetzen können, haben Forscher von IBM eine möglicherweise entscheidende Entdeckung gemacht. Im Rahmen ihrer Forschungen zum „Racetrack"-Speicherdesign konnten sie zumindest erstmals exakte Messungen vornehmen, wie schnell und wie weit Daten in Nanostrukturen verschoben werden können. Damit haben sie laut eigenen Angaben einen weiteren Schritt hin zu Speichern im Nanoformat gemacht.

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Die Forscher aus dem Hause IBM arbeiten seit sechs Jahren daran, einen neuen Typus von Speicher zu entwickeln. Anstatt den Computer Daten suchen zu lassen wie in traditionellen Rechnersystemen, schiebe der IBM Racetrack-Speicher die Daten beim sogenannten „Racetrack Memory“ automatisch dort hin, wo sie benötigt werden, indem magnetische Bits in schleifenförmigen Nanodrähten (Racetracks) bewegt werden. Diese Technik könne es in Zukunft ermöglichen, tragbare Speichergeräte mit so großer Kapazität zu entwickeln, die alle Filme speichern könnten, die in einem Jahr weltweit produziert werden.

Laut eines im Fachmagazin Science veröffentlichten Forschungsberichts gelang es einem Team von IBM-Forschern erstmals, die Domain-Wall-Beschleunigung und -Verlangsamung als Reaktion auf elektrische Impulse zu messen. Dies entspräche dem Bewegen und Verarbeiten digitaler Informationen. Die Beobachtung ermögliche Wissenschaftlern ein besseres Verständnis und genauere Kontrollmöglichkeiten über die magnetischen Flüsse in Geräten und bringe die Entwicklung des IBM Racetrack-Speichers der Wirklichkeit einen Schritt näher.

Digitale Daten würden heute hauptsächlich auf magnetischen Festplatten, Bändern und in Flash-Speichern gespeichert. Diese Speichersysteme würden häufig in Kombination genützt, um ihre individuellen Vor- und Nachteile auszugleichen. Der Ansatz des Racetrack-Speichers ziele darauf ab, die besten Attribute aller Speicherklassen zu kombinieren, indem Daten als magnetische „Regionen“, auch Domains genannt, in Schleifen gespeichert werden, die nur wenige Dutzend Nanometer breit sind. Um einen möglichst schnellen Speicher zu erhalten, müssten die Domain Walls im Speicher mit Geschwindigkeiten von mehreren hundert Kilometern pro Stunde hin zu atomgenauen Positionen entlang der Schleifen bewegt werden.

„Wir haben entdeckt, dass die Domain Walls ihre Spitzenbeschleunigung nicht sofort erreichen, sobald Strom angelegt wird, und dass es genau die gleiche Zeit dauert, die Spitzenbeschleunigung zu erreichen, wie es dauert, sie abzubremsen und anzuhalten“, sagt Dr. Stuart Parkin, Fellow, IBM Forschung in Almaden. Dies sei bisher unbekannt gewesen, weil niemand mit Bestimmtheit sagen konnte, ob Domain Walls eine Masse haben, und die Effekte der Beschleunigung und Abbremsung sich exakt aufheben. „Jetzt wissen wir, dass die Domain Walls exakt entlang der Schleifen positioniert werden können, indem wir die Länge der Stromimpulse variieren“, bekräftigt Parkin.

Mehr Informationen zu Racetrack Memory gibt es unter
www.almaden.ibm.com

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