MRAM kwam in 2006 voor het eerst op de markt. De elementen, waaruit het geheugen was opgebouwd, waren toen ongeveer 1 bij 1,25 micrometer groot. Promovenda Corine Fabrie ontwikkelde speciale technieken waarmee ze op een groot oppervlak en met een hoge dichtheid geheugenelementen van slechts 50 nanometer doorsnede kan maken; zo’n twintig keer kleiner dan tot nu toe mogelijk was. Hiermee wordt MRAM met een grotere geheugeninhoud mogelijk en komt het gebruik ervan in computers een stuk dichterbij. Het grote voordeel van MRAM boven gewoon, elektrisch RAM-geheugen is dat het permanent is en daardoor helemaal geen opstarttijd vergt. Ook gebruikt het een stuk minder stroom.
Magnetic Random Access Memory (MRAM) is energiezuinig, permanent en vraagt daardoor nauwelijks opstarttijd.
Vreemd verschijnsel
Achter de technologie van MRAM-geheugen zit een fascinerend natuurkundig effect. Wordt een niet-magnetisch materiaal namelijk gesandwicht tussen twee dunne magnetische lagen, dan doet zich een vreemd verschijnsel voor. Afhankelijk van de magnetisatierichtingen in de buitenste lagen is de elektrische weerstand van de tussenlaag hoog of laag. Staan beide magnetisaties gelijk gericht, dan is de weerstand laag en loopt er een grote stroom. Staan ze echter tegen elkaar in gericht, dan is de weerstand hoog en loopt er ineens maar een klein stroompje. In 2007 kregen de ontdekkers van dit effect (magneto-weerstand) de Nobelprijs voor natuurkunde.
Een 0 en een 1 in een MRAM (magnetisch computergeheugen). Een niet-magnetisch materiaal zit tussen twee magnetiseerbare lagen in. Afhankelijk van de magneetrichtingen kan elektrische stroom makkelijk of juist heel moeilijk door de stapeling heen; dat maakt het bouwsel geschikt als computerbit.
Deze sandwich van materialen – een magnetische tunneljunctie – vormt de basis voor een geheugencel. Daarbij staat een klein stroompje voor een ‘1’, terwijl bij een ‘0’ een grote stroom loopt", legt Fabrie uit. “MRAM bestaat uit een raster van miljarden van dit soort parallel geschakelde cellen.” Om MRAM-geheugen echter succesvol in computers te kunnen toepassen, zijn magnetische tunneljuncties van kleiner dan 100 nanometer nodig. De promovenda maakte die onder andere met elektronenbundel-lithografie en speciale etstechnieken.
Fabrie deed haar promotieonderzoek aan de TU Eindhoven, maar haar werk werd gefinancierd door NanoNed, het onderzoeksprogramma op het gebied van nanotechnologie van het ministerie van Economische Zaken. Dit stelde haar in staat gebruik te maken van cleanrooms van de Universiteit Twente en de TU Delft. Fabrie: “ik had dit werk nooit op slechts één technische universiteit kunnen doen.”
Op dinsdag 26 februari verdedigt Corine Fabrie haar proefschrift ‘Towards Nanoscale Magnetic Memory Elements’.
Zie verder
- Nobelprijs Natuurkunde 2007 (Kennislinkartikel)
- Magische magneten (Kennislinkartikel van NWO / Sonja Knols-Jacobs)
- Magnetische geheugens (Kennislinkartikel van Natuurwetenschap & Techniek)