Booten überflüssig - dank neuer Magnetchips

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Während in den Computern der 70er Jahre magnetisierbare Ferritkerne als Speicherbausteine ihren Dienst taten, besteht das "Gedächtnis" moderner Rechner aus Silizium. Doch wenn es nach dem Physik-Professor Burkard Hillebrands geht, könnte der alte Kernspeicher bald ein Revival erleben.

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In Kooperation mit der Firma Siemens und einer Reihe von Hochschulen in ganz Deutschland arbeitet die Universität Kaiserslautern an der Realisierung eines Speicherchips hoher Packungsdichte auf Magnetbasis.

Eine magnetische Speicherzelle besteht im Prinzip aus zwei magnetisierten Schichten, die durch eine isolierende Zwischenschicht mit einer Dicke von nur wenigen Atomlagen getrennt sind. Die magnetischen Felder in den beiden Schichten können sich sowohl gleichartig als auch entgegengesetzt orientieren, womit sich binäre Informationen darstellen lassen.

Die isolierende Barriere zwischen den Magnetschichten ist so dünn, daß nach Anlegen einer Spannung einige Elektronen hindurchgelangen können - es fließt ein sogenannter Tunnelstrom. Die Stärke des Tunnelstroms hängt dabei von der Orientierung der Magnetfelder zueinander ab. Durch diesen Tunnel-Magnet-Widerstand (TMR, Tunneling Magneto Resistance) genannten Effekt lassen sich die Daten aus dem TMR auszulesen, ohne das dessen Speicherzustand verändert wird.

Beschrieben wird der Speicher, indem man durch Anlegen eines elektrischen Stromes die Magnetisierungsrichtung der sogenannten "weichen" Magnetschicht ändert.

Da MRAMs ihren Speicherinhalt nicht verlieren, wenn sie nicht mit Strom versorgt werden, würde das lästige "Booten" bei MRAM-bestückten Rechnern in Zukunft entfallen. Sparen könnte man sich auch die energieaufwendigen Auffrisch-Zyklen, auf die heutige Silizium-Chips angewiesen sind.

Bis zum Jahr 2005, so Hillebrands, will man den Entwicklungsvorsprung bei den herkömmlichen Halbleiterbausteinen weitgehend aufholen und einen marktfähigen Hochleistungs-Chip herausbringen.

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