Datacentra zouden momenteel verantwoordelijk zijn voor ongeveer 1% van het totale wereldenergieverbruik, wat overeenkomt met 200 terawattuur per jaar. Deze enorme vraag naar energie heeft alom wetenschappers ertoe aangezet om  manieren te zoeken om het energieverbruik te verminderen. Onderzoekers van, onder meer, de Johannes Gutenberguniversiteit denken daar hun bijdrage aan te leveren met de ontwikkeling van het spin/baantorsie-magnetisch-RAM-geheugen (SOT-MRAM in Engelse afko). Die techniek zou zowel voor (mobiele) telefoons als supercomputers gebruikt kunnen worden en het energieverbruik voor gegevensopslag met 50% kunnen verminderen.
Dit prototype zou ‘uniek’ en “een revolutie teweegbrengen in de opslag en verwerking van gegevens”, aldus hoofdauteur Rahul Gupta. “Het voldoet niet alleen aan de wereldwijde doelstellingen om het energieverbruik te verminderen, maar het maakt ook de weg vrij voor snellere en efficiëntere opslagoplossingen.”

Vergeleken met statisch RAM (vrij toegankelijk geheugen/Random Access Memory) wordt de SOT-MRAM-geheugentechnologie gekenmerkt door een goed energierendement, niet-vluchtigheid en goede prestaties. Hierdoor is het een goede kandidaat om bijvoorbeeld tijdelijk geheugen in computers of telefoons te vervangen.
De SOT-MRAM-technologie maakt gebruik van elektrische stromen om magnetische toestanden te veranderen, waardoor betrouwbare gegevensopslag mogelijk is. Eén van de grootste uitdagingen is echter om de hoge ingangsstroom die nodig is tijdens het schrijfproces te verminderen en tegelijkertijd de industriële inpasbaarheid te behouden. Dat betekent dat er voldoende warmtestabiliteit nodig is om gegevens langer dan tien jaar op te slaan en dat de energie die nodig is om de opslagtaak uit te voeren, tot een minimum moet worden beperkt.

Door gebruik te maken van voorheen ongebruikte zogeheten orbitaalstromen (kan even niet vinden wat dat zijn, maar het plaatje moet een idee geven; as), hebben onderzoekers van, onder meer, de Johannes Gutenberguniversiteit in Mainz (D) een magnetisch materiaal ontwikkeld dat elementen zoals ruthenium bevat als SOT-kanaal, een fundamenteel bouwsteen van het SOT-MRAM-geheugen, om de prestaties aanzienlijk te verbeteren.

50%

De techniek zou het energieverbruik van gegevensopslag met meer dan 50% verminderen vergeleken met bestaande opslagsystemen. De efficiëntie zou 30% groter zijn, waardoor snellere en betrouwbaardere gegevensopslag mogelijk zou zijn en nog zo wat verbetering. Dat klinkt allemaal heel aardig, maar is hoogstwaarschijnlijk maar een druppel op de gloeiende plaats van energiebehoefte van digitale (en kwantum-?)systemen.
De verbeteringen zouden een ‘vrucht’ zijn van het orbitale Halleffect. Daardoor zou het energetisch rendement toenemen, terwijl er geen zeldzame of dure materialen nodig zijn

Deze doorbraak maakt gebruik van een fenomeen dat bekendstaat als het orbitaal Hall-effect (OHE) en maakt een grotere energie-efficiëntie mogelijk zonder dat er zeldzame of dure materialen nodig zijn. SOT-MRAM is gebaseerd op de elektronspin, waarbij. Laadstroom wordt omgezet in spinstroom via het spin-Hall-effect (blaat ik=as het persbericht na zonder het te begrijpen).
Voor dit proces zijn elementen met een hoge spin-baankoppeling nodig. Dit zijn doorgaans zeldzame, dure en vaak milieuonvriendelijke materialen met een hoog atoomgetal, zoals platina en wolfraam. Gupta: “Onze aanpak maakt gebruik van een nieuw fundamenteel fenomeen: orbitale stromen die afkomstig zijn van ladingstromen via het orbitale Hall-effect. Hierdoor is er geen afhankelijkheid meer van dure en zeldzame materialen.” Als je het snapt, mag je het mij=as uitleggen.

Wat ik wel snap is dat deze ‘revolutie’ klein bier is bij wat er aan energiehonger uit de digitale hoek op ons afkomt.

Bron: Alpha Galileo