Este trabajo supone un hito porque con mucha frecuencia el coste y la complejidad de fabricación de nuevos componentes de ordenador pueden detener su desarrollo.
Los investigadores de IBM describieron su visión de esta memoria de ordenador que denominaron “Racetrack” (que significa literalmente pista de carreras en inglés) por primera vez en 2008. Este lunes, en la Reunión Inte acional de Aparatos Electrónicos, celebrada en Washington D.C. (EE.UU.), desvelaron el primer prototipo que combina en un mismo chip todos los componentes que esta memoria necesita para leer, almacenar y escribir datos. El chip se ha fabricado usando herramientas estándar para la elaboración de semiconductores.
La memoria Racetrack almacena datos en alambres de metal nanométricos. Los bits de información (unos y ceros digitales) se representan mediante rayas magnéticas en esos nanoalambres, que se crean controlando la orientación magnética de distintas partes del alambre.
Para escribir datos se requiere la colocación de una nueva raya magnética en un nanoalambre mediante la aplicación de corriente eléctrica. Para leer datos se requiere pasar las rayas que hay a lo largo del nanoalambre por un aparato capaz de detectar los límites entre las mismas.
Prototipos anteriores de esta tecnología empleaban nanoalambres sobre una oblea de silicio en una máquina especial usada para la investigación, mientras que los demás componentes de la memoria iban por separado. “Todos los circuitos estaban separados del chip que contenía los nanoalambres”, explica Stuart Parkin, el investigador que ideó la memoria Racetrack y que dirige la investigación de IBM sobre esta tecnología en su laboratorio de investigación de Almaden, Califo ia (EE.UU.). “Ahora hemos sido capaces de crear la primera versión integrada, con todo en una única pieza de silicio.
El nuevo prototipo se ha fabricado en los laboratorios de IBM en Yorktown, Nueva York (EE.UU.), usando una técnica de fabricación conocida como CMOS, cuyo uso está muy extendido para fabricar procesadores y varios componentes semiconductores. Esto demuestra que la producción comercial de memoria Racetrack debería ser viable -afirma Parkin- aunque aún hay que afinar mucho el proceso.
Los nanoalambres de níquel-hierro que residen en el corazón del prototipo se fabricaron depositando una capa completa de metal sobre una zona de la oblea que luego se graba para dejar únicamente los nanoalambres.
Los alambres miden aproximadamente 10 micras de largo, 150 nanómetros de ancho y tienen un espesor de 20 nanómetros. Un extremo de cada nanoalambre está conectado con circuitos que transmiten pulsos de electrones con “espín” de mecánica cuántica cuidadosamente controlado para escribir los datos en los nanoalambres en forma de rayas magnéticas. El otro extremo de cada nanoalambre tiene más capas aplicadas que pueden leer datos detectando los límites entre las rayas cuando van pasando.
nDafiné Ravelosona, físico experimental en el Instituto de Electrónica Fundamental de Orsay (Francia), dirige una colaboración europea que trabaja en su propia versión de la memoria Racetrack. Afirma que los últimos resultados de IBM son un paso crucial hacia la comercialización de la tecnología. “Es una buena demostración, que prueba que es posible fabricar este tipo de memoria usando CMOS”.
Sin embargo, Ravelosona añade que el trabajo de IBM aún no muestra todos los componentes clave que hacen deseable a la memoria Racetrack. “Solo han demostrado que es posible mover un bit único en cada nanoalambre”, explica.
Gran parte de lo que promete la tecnología reside en el potencial para almacenar muchos bits (usando muchas rayas magnéticas) en un único y diminuto nanoalambre, para lograr una densidad de almacenaje de datos muy alta. Ravelosona insinúa que el material usado para hacer los nanoalambres en el nuevo aparato de IBM carece de las propiedades magnéticas adecuadas para conseguirlo.
Parkin sostiene que la intención no era conseguir una alta densidad, pero añade: “Estamos centrándonos precisamente en esta cuestión”. En la actualidad su grupo trabaja en cómo encajar el mayor número posible de rayas magnéticas en un nanoalambre y ha comenzado a hacer experimentos que sugieren que los alambres hechos de un material distinto quizá se comporten mejor.
La aleación de níquel-hierro del prototipo integrado es lo que se conoce como material magnético blando porque es fácilmente magnetizable y desmagnetizable mediante un campo magnético exte o. Parkin también experimenta con materiales magnéticos duros, que consiguen sus propiedades magnéticas gracias a su estructura cristalina compacta y en consecuencia no resulta fácil desmagnetizarlos.
“Usando este material distinto hemos descubierto que podemos mover las paredes del dominio [entre rayas magnéticas] muy rápidamente y que son mucho más pequeñas y fuertes que en el material magnético blando que se ha usado en los aparatos integrados”, afirma Parkin.
Eso significa no solo que debería ser más fácil acumular muchas rayas en cada nanoalambre, sino que los nanolalambres fabricados con menos precisión aún funcionarán, lo que debería facilitar la fabricación. “Yo lo llamo Racetrak 2.0”, añade.