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15. Dezember 2018

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Die nächste Speicherrevolution in der IT

Die nächste Speicherrevolution in der IT© Bilderbox.com

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien soll über eine Art magnetisches Gedächtnis für Computer einen Beitrag zur nächsten Speicherrevolution in der Informationstechnologie leisten.

Im Prinzip beruht Elektronik darauf elektrische Ladungsträger an den richtigen Ort zu bringen. Elektronen bewegen sich durch Computerchips, sie speichern die Information, sie tragen Signale vom Prozessor zur Festplatte. In Zukunft sollen nun vermehrt magnetische Speicher die Informationstechnologie prägen.
Die TU Wien forscht seit Jahren in diesem Bereich und nun wird dort ein neues Christian Doppler Labor zur Entwicklung magnetischer Speichertechnologien eröffnet. Das neue Labor wird vom Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaft (BMDW) und vom Industriepartner Silvaco unterstützt.

Auf den Teilchenspin kommt es an
Entscheidend für neue Speichertechnologien ist die Tatsache, dass ein Teilchen aus Sicht der Quantenphysik nicht nur eine elektrische Ladung hat, sondern auch noch über eine weitere wichtige Eigenschaft verfügt – nämlich über den Spin. Der Spin ist der Eigendrehimpuls des Teilchens, man kann ihn sich ähnlich vorstellen wie den Drehimpuls eines Balls, der sich um seine eigene Achse dreht.
„Der Spin lässt sich mit Magnetfeldern beeinflussen. Ähnlich wie man Information speichern kann, indem man an bestimmten Punkten unterschiedliche elektrische Ladung anbringt, kann man auch Information speichern, indem man an bestimmten Punkten für unterschiedlichen Spin sorgt“, erläutert Viktor Sverdlov vom Institut für Mikroelektronik der TU Wien, der das neue Christian Doppler Labor leitet.

Weniger Energie für mehr Geschwindigkeit
Das hat entscheidende Vorteile: So muss heute etwa der Arbeitsspeicher hunderte Male pro Sekunde aufgefrischt werden, damit die Information nicht verlorengeht (Anm. Memory Refresh) und allein dafür wird laufend Energie benötigt. Nicht so bei einem Spin-basierten, magnetischen Speicher, dort könnte die Information ohne Refresh gespeichert werden.

„Zusätzlich zum Energiespar-Effekt kann das auch positive Auswirkungen auf die Geschwindigkeit der Geräte haben“, sagt Viktor Sverdlov.
Computer müssten etwa nicht mehr mühsam hochgefahren werden, der Speicherzustand könnte einfach „aufbewahrt“ werden - um nach dem Einschalten sofort weiterzumachen, wo aufgehört wurde.
Ähnliches gilt für Langzeit-Speicher, etwa in kleiner Stickform für die Hosentasche. Zwar können derartige Sticks Informationen ohne Energiezufuhr relativ lange speichern, aber auch hier würden magnetische, Spin-basierte Systeme für noch mehr Stabilität und Geschwindigkeit sorgen.
, so die Forscher.

Grundlagenforschung für Einsatz in der betrieblichen Praxis
„Dass Speicherbauteile kontinuierlich immer kleiner werden, war und ist eine der treibenden Kräfte der Digitalisierung “, sagt Margarete Schramböck, Bundesministerin für Digitalisierung und Wirtschaft. „Nun stoßen herkömmliche Technologien an Grenzen der Miniaturisierung und neue Ideen sind gefragt. Das neue CD-Labor wird die Grundlagen möglicher Alternativen erforschen und das neue Wissen für Unternehmen nutzbar machen“, unterstreicht Schramböck.
Viktor Sverdlov entwickelt mit seinem Team Computersoftware, mit der man grundlegende Fragen dieser neuen Technologien beantworten kann. Neuartige elektronische Bauteile werden am Computer simuliert, getestet und weiterentwickelt, die Wechselwirkungen von Spins und magnetischen Feldern werden für verschiedene Materialien in Größenordnungen von wenigen Nanometern genau untersucht. „Gemeinsam mit unserer Expertise und unserem Industriepartner Silvaco werden wir die Forschung über stabile Magnet-Speichertechnologien einen wichtigen Schritt nach vorne bringen“, resümiert Sverdlov.

Links

red/mc, Economy Ausgabe Webartikel, 15.11.2018