IBM賽道（tracetrack）存儲器研制進入沖刺階段

磁自旋(magnetic spin)神奇的地方在于，它不會取代原子，能讓硬盤上壁壘式的磁疇(walled domains)在1與0之間切換，又沒有最終會讓快閃位元單元耗損的疲乏機制(fatigue mechanisms)。目前的固態(tài)非揮發(fā)性存儲器如快閃存儲器、鐵電存儲器(FRAM)，甚至是實驗性的電阻式存儲器(resistive RAM)，壽命都有極限;IBM聲稱，該公司所研發(fā)的賽道(racetrack)存儲器，集合了固態(tài)存儲器以及硬盤機存取機制的優(yōu)點。

賽道存儲器的關鍵優(yōu)勢，在于不會移動原子──這是為何快閃存儲器、鐵電存儲器甚至電阻式存儲器會耗損，因為它們擾亂了物質(zhì)的狀態(tài)。IBM旗下Almaden研究中心院士Stuart Parkin表示：在賽道存儲器中，原子不會被移動，我們所做的是轉動自旋(rotating the spin)，并不會造成交互作用或是導致任何疲乏與耐久性問題;我們可以無限次地讀取、寫入或抹除賽道存儲器。

所謂的賽道之原理，是在絕緣基板上制作一個奈米線循環(huán)(nanowire loop);沿著該賽道，包括一個傳授(imparting)磁自旋的寫入頭，一個讀出自旋狀態(tài)的讀取頭，以及將位元沿著賽道轉換至下一值(next value)的脈沖產(chǎn)生器。實際上，每個賽道就象是硬盤機上的單一磁道──除了不以旋轉磁碟的方式來讀取下一值，磁疇之間的壁壘也轉變成環(huán)繞著該封閉回路，以響應電流脈沖。

透過一款精心打造的儀器，現(xiàn)在IBM已經(jīng)能詳細描述磁疇壁能夠環(huán)繞磁道的確切機制，并收集最終能讓IBM將賽道存儲器商業(yè)化的參數(shù)資料。在該公司研究團隊驚人的發(fā)現(xiàn)中，盡管賽道上并沒有原子環(huán)繞，環(huán)繞著該賽道的磁疇壁仍擁有慣性與動能──就像它們是有質(zhì)量的。我們現(xiàn)在更加了解電子 (electrons)是如何傳遞動能給磁疇壁。Parkin表示。

IBM所研發(fā)的賽道存儲器，將磁疇壁沿著一條奈米線移動，就像它們繞著奈米線賽道競速

如果賽道上顯示出真正的無質(zhì)量運動(mass-less motion)，將意味著磁疇壁環(huán)繞著該賽道的近瞬移動(nearly instantaneous movement)是對電流脈沖的回應。但研究人員反而在脈沖開始時發(fā)現(xiàn)了一個顯著的延遲(數(shù)奈秒)，在脈沖停止時又有一個同等級的微米(micron) 級明顯過沖(overshoot);幸好這兩種效應互相抵銷了。

我們發(fā)現(xiàn)，磁疇壁在電流脈沖開始時會花一些時間開始移動，但那些時間又會在電流脈沖結束時，被帶著它們停止移動的距離所互補──所以它們移動的總距離是一樣的。Parkin表示：要將磁疇壁沿著賽道移動一段特定距離，我們要做的就只有提供一道長度與該距離成正比的電流脈沖。

接下來，該研究團隊將試圖在單晶片上建置一個整合讀取/寫入與轉換電路的完整水平式賽道，如此將達到密度是目前快閃存儲器10倍的存儲器芯片。一旦這種水平式技術成功，研究團隊將進一步在芯片上以10微米的厚度垂直排列微縮的賽道;這種垂直式的賽道存儲器密度可望再擴充100倍，使這種固態(tài)存儲器容量能與硬盤機媲美。