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Lo sviluppo tecnologico non conosce sosta. Sono sempre di più le società e le aziende interessate alla ricerca sulle MRAM, memorie ad accesso casuale non volatile che basano il proprio funzionamento sullo spin del momento magnetico e non sul passaggio di energia elettrica in microcircuiti stampati su schede di silicio. Dopo Samsung e IBM, anche la statunitense Spin Transfer Technologies presenta al pubblico le ultime novità in arrivo dai suoi laboratori di ricerca e sviluppo.
La società con sede a Fremont, in California, ha creato banchi di MRAM con circuiti da 20 nanometri impiegando l'innovativa tecnologia Magnetic Tunnel Junction. In questo modo, gli scienziati statunitensi provano a rendere più affidabili, ma soprattutto più convenienti, i chip di memoria magnetica del futuro. Il mercato, d'altronde, è piuttosto appetibile: la MRAM può sia sostituirsi alle memorie Flash per l'archiviazione dei dati (valore stimato del mercato qualche decina di miliardi di dollari) sia rimpiazzare la DRAM a bordo di smartphone, tablet e computer (valore 45 miliardi di dollari).
Come funzionano le memorie MRAM Magnetic Tunnel Junction
La tecnologia MTJ (acronimo di Magnetic Tunnel Junction, traducibile con "Giunzione con tunnel a effetto magnetico") sfrutta alcuni principi della fisica quantistica per opporre una resistenza al passaggio della corrente che sia funzione di un campo magnetico applicato esternamente. Detto in parole più semplici, è possibile far transitare cariche elettriche, conservandone il valore di spin, tra due strati di conduttori separati da un isolante a patto che sia ad essi applicato un campo magnetico esterno sufficientemente potente.
Un dispositivo MTJ – come una singola cella di memoria MRAM, tanto per fare un esempio – si compone dunque di tre strati: i due più esterni sono metalli ferromagnetici, mentre lo strato centrale è composto da materiale isolante. Se quest'ultimo strato è sufficientemente sottile, è possibile far passare alcuni elettroni da un lato all'altro per effetto tunnel quantistico: in questo attraversamento, le cariche manterranno il loro spin in base all'orientamento dato dal campo magnetico esterno. Una proprietà che permette agli scienziati di trasportare ed elaborare informazioni sfruttando un campo magnetico e non flussi di corrente elettrica (elettroni). L'ideale per creare delle memorie non volatili molto più veloci delle attuali, meno soggette a problemi di surriscaldamento dovuti all'effetto Joule e generalmente più affidabili.
Tutto merito della Spintronica
Quello appena descritto altro non è che un dispositivo spintronico, nel quale le componenti e i portatori di carica sono soggetti sia al campo elettrico creato dal flusso di elettroni (i portatori stessi), sia al campo magnetico generato da una sorgente esterna. In questi dispositivi, modificando il campo magnetico sarà possibile modificare anche lo stato di conservazione (o trasmissione) delle informazioni, rendendo così possibile l'archiviazione dei dati.
La differenza tra i due sistemi – quello elettronico e quello spintronico – è sottile ma molto importante. In un circuito elettronico, infatti, gli elettroni-portatori di informazioni saranno soggetti solo al potenziale elettrico creato dal fluire della corrente nei circuiti; in un sistema spintronico, invece, entrerà in gioco anche l'interazione con il campo magnetico.
