Наноструктуры. 
История развития оперативной памяти

Исследования, проведённые специалистами Университета Пердью (Уэст-Лафайетт, штат Индиана), открывают пути к созданию новых технологий производства памяти. Нанокольца — это новые наноструктуры, открытые в лабораториях университета, которые позволят повысить быстродействие памяти и плотность упаковки информации, при том, что стоимость этих решений будет приемлема для массового рынка. Сегодня разработчики устройств хранения данных, как и вся индустрия электроники, возлагают надежды на достижения нанотехнологий. Миниатюризация компонентов до десятитысячных долей толщины человеческого волоса даёт возможность выпускать все более быстродействующие микросхемы. Но технологический процесс до сих пор находится в стадии разработки, а с уменьшением компонентов растёт стоимость их производства. Химик из Университета Пердью Александр Вэй нашёл поразительно простое и дешёвое решение проблемы хранения данных. Исследовательская группа Вэя разработала метод создания микроскопических, диаметром значительно меньше ста нанометров, колец из частиц кобальта. Эти кольца могут сохранять намагниченность при комнатной температуре и, самое главное, формируются самостоятельно. Кобальтовые частицы представляют собой микромагниты, которые имеют северный и южный полюса. Формирование колец происходит, когда частицы кобальта оказываются в непосредственной близости друг от друга и притягиваются под воздействием магнитных сил. Следовало полагать, что частицы соберутся в цепочку, но при определённых условиях вместо этого образуются кольца.

Рис. 4 Магнитные поля отдельных частиц нанокольца сливаются в единый поток

После образования кольца частицы кобальта ориентируются таким образом, что силовые линии их магнитных полей образуют замкнутую структуру. Таким образом, кольцо не оказывает магнитного влияния на объекты, находящиеся за его пределами, что обещает отсутствие помех для других ячеек будущей памяти. Магнитное поле в кольце может быть ориентировано в двух направлениях по часовой и против часовой стрелки, таким образом, есть возможность кодировать двоичную информацию. Предварительные исследования показали, что влиять на направленность поля можно с помощью внешних магнитных сил. Создатели рассчитывают добиться этого, комбинируя нанокольца с нанопроводниками, с помощью которых возможно создавать чётко локализованные магнитные поля. Разработка исследователей из Университета Пердью может привести к созданию новых устройств долговременного хранения информации, а также энергонезависимой оперативной памяти. Большой плюс разработки кроется в том, что NRAM обладает плотностью, по крайней мере в теории, сходной с DRAM. DRAM состоит из некоторого числа конденсаторов, представляющие собой по сути две небольших металлических пластины с тонким слоем диэлектрика между ними. NRAM в этом схожа, обладая клеммами и электродами приблизительно такого же размера, что и пластины в DRAM, а нанотрубки между ними существенно меньших размеров, поэтому их размер никак не влияет на общий размер ячейки. Однако, существует минимальный размер, при котором можно создавать DRAM-чипы, ниже которого просто не будет хватать заряда, который ячейка сможет сохранить для чтения. NRAM судя по всему ограничен лишь современными техническими достижениями в литографии. Это означает, что NRAM может достичь большей плотности по сравнению с DRAM, что подразумевает удешевление производства, если станет возможным контролировать области нанесения углеродных нанотрубок по той же схеме, что и полупроводниковая промышленность контролирует размещение компонентов на кремнии.

Более того, в отличие от DRAM, NRAM не требует энергии для «обновления» данных, и будет удерживать данные даже после отключения питания. Дополнительное питание, требуемое для записи информации, гораздо ниже, чем у DRAM, накапливающей заряд на пластинах. Это означает, что NRAM будет конкурировать с DRAM не только за счет стоимости, но и благодаря меньшему потреблению энергии для запуска, и в итоге будет существенно быстрее (производительность операций записи в основном определяется необходимостью накопления полного заряда). NRAM теоретически может достичь производительности, сходной с SRAM, которая быстрее DRAM, но обладает значительно меньшей плотностью размещения, из-за чего и стоит гораздо дороже.