Racetrack存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以非常快速地訪問。現(xiàn)在，在一項(xiàng)新的研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了3D racetrack存儲(chǔ)設(shè)備，這可能會(huì)極大地提高這項(xiàng)技術(shù)的潛力。

Racetrack存儲(chǔ)器以磁疇壁（magnetic domain walls）的形式對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行編碼。這些壁將一種材料劃分為多個(gè)磁疇，其中的磁極都指向同一方向。電脈沖可以在納米線內(nèi)來(lái)回推動(dòng)這些域壁，使它們像賽車一樣沿著軌道行駛。磁性傳感器和其他電子設(shè)備可以在賽道上的任何一點(diǎn)讀取和寫入數(shù)據(jù)。

與其他內(nèi)存技術(shù)相比，Racetrack存儲(chǔ)器“可能具有無(wú)與倫比的密度”，德國(guó)哈勒的馬克斯普朗克微結(jié)構(gòu)物理研究所所長(zhǎng)Stuart Parkin表示，他在IBM開發(fā)了這一概念。Racetrack存儲(chǔ)器像閃存一樣是固態(tài)的，缺少笨重的移動(dòng)部件，并且是非易失的，即使在斷電后也能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

此外，racetrack存儲(chǔ)器的電脈沖可以以每秒一公里的速度移動(dòng)域壁。這表明使用這種內(nèi)存的設(shè)備執(zhí)行速度非常快。

“每次寫入操作的運(yùn)行速度低于1納秒的內(nèi)存是可能的，”Parkin 說(shuō)，“這與當(dāng)今任何商用內(nèi)存的最快寫入速度一樣快或更快。”

迄今為止，對(duì)racetrack存儲(chǔ)器的大多數(shù)研究都集中在2D設(shè)備上。然而，Parkin長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為這可能是一種3D技術(shù)，具有垂直賽道的陣列，就像一個(gè)充滿摩天大樓的城市。在racetrack內(nèi)存中增加一個(gè)額外的維度將大大增加它在給定的內(nèi)存占用上可以保存的數(shù)據(jù)量。但是，考慮到微電子行業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)制造技術(shù)，組裝這樣復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)已被證明是困難的。

現(xiàn)在，Parkin和他的同事們使用一種新方法開發(fā)了一種3D racetrack存儲(chǔ)設(shè)備，可以將2D racetrack覆蓋到3D表面上。他們?cè)?月22日的《自然納米技術(shù)》雜志上詳細(xì)介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。

科學(xué)家們?cè)谒苄凿X酸鍶層上制備了由氮化鉭、鈷、鎳、鉑、釕和氧化鎂層組成的復(fù)雜超薄薄膜。然后，他們將薄膜浸入水中，釋放出一個(gè)獨(dú)立的磁性薄膜。

接下來(lái)，研究人員將這種磁性薄膜轉(zhuǎn)移到一個(gè)藍(lán)寶石表面，該表面設(shè)計(jì)有類似于減速帶的3D脊線，有點(diǎn)像在粉刷房間時(shí)在家具上覆蓋一塊垂布。然后，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的光刻技術(shù)創(chuàng)建了由每3微米寬的電線制成的racetrack，拱形部分高達(dá)900納米，與藍(lán)寶石表面形狀一致。

Parkin說(shuō)：“以這種方式制備和處理的3D racetrack結(jié)構(gòu)完好無(wú)損，其行為與分離前的原始沉積結(jié)構(gòu)幾乎相同。”

在實(shí)驗(yàn)中，3D racetrack中的域墻以每秒600米的速度移動(dòng)。Parkin說(shuō)：“我們相信，在使用新型材料的相關(guān)結(jié)構(gòu)中，速度可以提高10倍以上。” 另外還補(bǔ)充道，科學(xué)家們正在探索“建立3D racetrack存儲(chǔ)器的許多不同方法。目前，仍有許多有趣的挑戰(zhàn)等待探索，這使得對(duì)racetrack存儲(chǔ)器的研究非常令人興奮。”