A „spin” az elektron egyik tulajdonsága: egy apró mágneses momentumot ad neki. A spintronika (spin-elektronika) ezt használja adatfeldolgozásra és tárolásra, nem (elsősorban) az elektronok elektromos töltésének mozgatását. Az ígéret: kevesebb energia, kevesebb hő.

A terület az 1980-as évek végén pörgött fel az „óriás mágneses ellenállás” (giant magnetoresistance, GMR) felfedezésével: vékony fémrétegek mágneses irányának változtatásával lehetett szabályozni az ellenállást. Ez az 1990-es évekre felforgatta a merevlemezek piacát, és 2007-ben Nobel-díjat ért Albert Fertnek és Peter Grünbergnek.

A spintronika egyik kulcsalkalmazása az MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory). A mai „munkamemória” jellemzően elveszti az adatot kikapcsoláskor. Az MRAM viszont megtartja – magyarán a készülék gyorsan bekapcsol, és mindent ott folytathatunk, ahol abbahagytuk. Ráadásul az MRAM félelmetesen gyors: a jelenlegi memóriák tipikus elérési ideje kb. 50 ns, MRAM-mal ez akár pár ns is lehet.

Felhasználói oldalról ebből annyit érzékelünk, hogy ha tömegesen jönnek a spintronikai megoldások, a készülékek érezhetően takarékosabbak lehetnek: nőhet az akkuidő, és gyorsulhat a működés. A terület az MI-betanításnál is ígéretes, mert gyorsabb és kevésbé energiaéhes hardvert tehet lehetővé.

A technológia már „kijött a laborból”: néhány alkalmazás évek óta létezik, főleg speciális szenzorokban. Piaci elemzések szerint viszont a következő pár évben jöhet a nagyobb hatás telefonokban, tabletekben és laptopokban – először persze a csúcskategóriában.

Egy TSMC-vel dolgozó csapat 1 ns-os elérési idejű spintronikus memóriacsipről beszélt, kb. 10 évnyi adatmegőrzéssel. Egy kínai csapat szerint pedig a tárolást és a feldolgozást egy eszközben vonnák össze, ami MI-feladatoknál akár 100× energiahatékonyságot hozhat.

A fejlődés viszont még itt sem áll meg. A következő lépcső a „magnon circuit” (magnonáramkör): itt spin-hullámok mozgatják az információt, vagyis az elektronokat nem kell fizikailag tologatni. Ez tovább csökkentheti a melegedést – ami ma az elektronika egyik fő gondja. Ezek még nem piackészek, de simán lehet, hogy hamar azok lesznek.

Végül pár érdekesség:

• A „második generációs” spintronika már nemcsak olvas, hanem gyorsan ír is, kevés energiával.
• A legújabb eszközök több, néhány atom vastag rétegből épülnek fel.
• A nagy gyártók (TSMC, Samsung, IBM) mind dolgoznak rajta.

(Kép: Pixabay, Forrás: SH)