IBM vil revolutionere hukommelsen

Syd for San Francisco ligger IBM’s næststørste forskningscenter, Almaden Research Center, hvor der blandt andet forskes i alternative hukommelsesteknologier. Her mødte Ingeniøren Aakash Pushp, der forsker i seriel hukommelse, samt Geoff Burr, der beskæftiger sig med alternative hukommelsesteknologier.

Ideen bag IBM’s forskningscentre er, at der skal foretages en stor del grundforskning, som ikke nødvendigvis skal understøtte firmaets forretningsområder.

Beslutningen stammer tilbage fra årene efter Anden Verdenskrig, hvor først centeret i Yorktown efterfulgt af Almaden blev grundlagt. I Almaden drejer en stor del af forskningen sig om hukommelses­teknologier, der bygger på andre materialer end dem, der anvendes i traditionelle hukommelsesteknologier. Det er er også her, at den første Winchester-harddisk er udviklet, ligesom der er forsket i miniaturiseringen af læse- og skrivehoveder til traditionelle mekaniske harddiske.

Faseskiftende hukommelse

De senere år har forskerne kastet sig over alternativer til traditionel hukommelsesteknologi i ordets bredeste forstand, men en del af forskningsprojekterne har været lagt i dvale, da forskningsdelen var færdig, og man derfor ventede på interesserede kunder. IBM udvikler og producerer nemlig ikke længere selv elektronik, men beskæftiger sig hovedsageligt med software og services.

Netop som det så sortest ud, kom der imidlertid en ganske uventet interesse, da konkurrenten Intel i samarbejde med Micron offentliggjorde, at de havde faseskiftende hukommelse i produktion.

At Intel arbejdede på faseskiftende hukommelse var en slet skjult hemmelighed, da Intel allerede tilbage i 2009 offentliggjorde en videnskabelig artikel, hvor der kun var et let røgslør, der dækkede over det faktum, at Intel havde en fungerende prototype, men kun manglede en effektiv produktionsform, hvilket nu er blevet en realitet i samarbejde med Micron.

Baggrunden for udviklingen af nye hukommelsesteknologier er, at der er forskellige begrænsninger ved de eksisterende teknologier, der groft sagt kan opdeles i statisk ram, dynamisk ram og flash. Dertil skal lægges lagringsteknologier som harddiske og magnetbånd.

Racetrack i tre dimensioner

Med en ensartet hukommelsesteknologi håber IBM, Intel og andre at kunne simplificere hukommelsesarkitekturen og dermed også gøre det enklere at udvikle applikationer.

IBM har gennem de seneste snart ti år arbejdet på en hukommelses­teknologi, der går under navnet Racetrack Memory.

Racetrack er en seriel hukommelsesteknologi, hvor magnetiske domæner skubbes langs en nanotråd. Den er fundamentalt anderledes end andre typer hukommelser. Hvor disse er todimensionelle, er Racetrack bygget i tre dimensioner med magnetiske nanotråde.

For at opnå den optimale funktionalitet har IBM lagt stor vægt på materialerne, som nanotrådene fremstilles af. I den seneste version forsøger IBM sig med et tyndt lag mangan på toppen af trådene.

»Eksisterende teknologier anvender kun to dimensioner. Det sætter en øvre grænse for muligheden for at skalere, mens vi anvender tre dimensioner,« siger Aakash Pushp.

Nanotrådene er arrangeret i et U-formet mønster. Nanotrådene har en række regioner med forskellig polariteter, og det er domænevæggene mellem disse regioner, der repræsenterer enten et binært 0 eller 1 afhængig af polariseringen af regionerne på hver sin side af domænevæggene.

»I den seneste version har vi sat en hastighedsrekord, da det er lykkedes at skubbe domænevæggene med en hastighed på op til 750 m/s (2.700 km/t). I den oprindelige udgave anvendte IBM et magnetisk felt til at påvirke de enkelte domæner samt til at indsætte nye domæner langs nanotråden,« fortæller Aakash Pushp.

En gammel idé

Det har dog gennem årene vist sig, at det giver et problem med skaleringen, som er vigtig, når teknologien engang skal sættes i produktion. Derfor består den seneste version af nanotrådene, hvor domænerne påvirkes af et elektrisk felt i stedet for.

Ideen bag seriel hukommelse er ikke ny. Den blev anvendt tilbage i de første computere, hvor de såkaldt delay lines anvendte kviksølv. Og tilbage i slutningen af 1960’erne arbejde Texas Instruments med bubble memory, som aldrig blev en succes, da teknologien var dyr, og skaleringen ikke fungerede.