Antiferromagnéticos, ¿el futuro no solo de la RAM, sino de la MRAM?

Antiferromagnéticos, ¿el futuro no solo de la RAM, sino de la MRAM?

Javier López

Años detrás de un sustituto y no hay manera de que el mercado gire hacia un tipo de memoria que no sea CMOS. Hace algunos meses pusimos un poco de luz en la oscuridad al hablar de la que supuestamente podría ser la sustituta de la DRAM normal, la MRAM. Pero es que todo avanza a un ritmo que incluso esta puede quedarse obsoleta en apenas unos años y sin debutar. Una serie de materiales con los que se está trabajando pueden hacer más y mejor, los antiferromagnéticos.

Acaba de comenzar y como tal todavía está en estudio, pero es que los datos son tan prometedores que la MRAM y todo el esfuerzo de la industria puede quedar en agua de borrajas si finalmente los desarrollos van a buen puerto.

Esta MRAM o memoria magnetoresistiva de acceso aleatorio está realmente cerca de su fase final y estaba previsto que en pocos años los primeros modelos estuviesen en rampa de producción y quizás se comenzasen a implementar en servidores, ya que la velocidad es similar a la de la RAM, no es volátil, consume menos energía y sería más barata de fabricar. Pero … Quizás ni tenga la oportunidad.

Todo comienza con una serie de materiales muy específicos y totalmente novedosos

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MRAM tal y como vimos en su artículo correspondiente tiene una propiedad muy curiosa: el almacenaje de la información se hace como espines de electrones que miran hacia una dirección, todos de la misma manera.

Cuando una corriente los recorre o se les acerca, su campo magnético puede hacer que los espines cambien de dirección, donde el imán registra el cambio y dependiendo de este marca un cero o un uno. Evidentemente, la MRAM tiene la desventaja clásica de un HDD: no pueden ser influenciados por campos magnéticos externos.

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Aparte tienen que crecer en densidad y ser más precisas al registrar los cambios, pero van por buen camino para ello. Como decimos, su problema es precisamente los materiales antiferromagnéticos, una nueva ola que puede cambiarlo todo.

Estos materiales están compuestos de multitud de otros comunes, como pueden ser el estaño, platino o manganeso y al combinarlos dan como resultado un nuevo material que consigue una propiedad nueva: los espines no miran todos hacia el mismo lugar, sino que apuntan unos contra los otros y se cancelan entre ellos.

Los primeros resultados son prometedores, todas las ventajas y ninguno de los problemas

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Esta orientación de los espines parte con la premisa de que pueden grabar bits de información sin problemas, pero no incluye campo magnético como la MRAM y por lo tanto no hay imán que registre los cambios.

Por lo tanto, este tipo de materiales no es influenciable por campos magnéticos y además el cambio y giro de los espines se hace a una velocidad realmente increíble, en picosegundos a unas frecuencias de trabajo que son de ciencia ficción como los terahercios. Esto es mucho más rápido que la MRAM e infinitamente más rápido que la RAM convencional, que trabaja en nanosegundos y Gigahercios como bien sabemos.

Los primeros resultados en laboratorio afirman que estos materiales podrían aumentar la velocidad de la escritura en tres órdenes de magnitud en la actualidad y a igualdad de condiciones. El siguiente paso tras descubrir los compuestos antiferromagnéticos ha sido el influir a voluntad sobre ellos, lo cual ha requerido diversos estudios que han terminado por afirmar y demostrar que es posible usar una corriente eléctrica baja para controlar los espines de los electrones.

Curiosamente y siendo un paradigma en la industria que están abriendo, han descubierto que hay tal cantidad de opciones para fabricar distintos antiferromagnéticos que es tanto una solución como un problema por el número de estos.

Los fermiones de Weyl, ¿un primer paso para la creación de la primera memoria con antiferromagnéticos?

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Desde la universidad de Tokio se descubrió un compuesto denominado como Mn3Sn que genera lo que han llamado fermiones de Weyl.

El estado de estos fermiones es muy fácil de medir y permite que un dispositivo como un nuevo tipo de memoria sea más simple en su construcción, lo que debería ahorrar costes de fabricación a la industria. Debido a la cantidad de materiales que se están descubriendo dentro de los antiferromagnéticos, los investigadores tienen que seguir estudiando las propiedades de cada uno para decantarse por un ganador y así poder guiar a la industria hacia la construcción de un tipo de memoria que sea fabricada y compatible con CMOS.

Por lo que se sabe, grandes compañías del sector informático ya están tocando a las puertas de las universidades que siguen con este tipo de proyectos, por lo que no estamos hablando de una tecnología que la industria mire con recelo, sino como una oportunidad de impulsar el rendimiento del mayor cuello de botella de cualquier PC o servidor del mundo.

Tampoco sabemos cuándo estarán listas las primeras memorias con estos materiales, pero si la inversión de algún gigante del sector se produce, todo se acelerará y la competencia hará lo propio para su beneficio, simplemente tendremos que esperar a ver en que desemboca todo esto.