Kapitoly článku:
Vědecký tým pod vedením Tomáše Jungwirtha před několika měsíci představil jako první na světě revoluční typ paměťového čipu, který využívá spintroniky a antiferomagnetických materiálů v mikroelektronice. Nejedná se tak přímo o výzkum samotné fyziky (to už představili dříve), ale přímo aplikační nasazení do reálného zařízení, kterým je v tomto případě jednoduchý paměťový čip.
Současný stav magnetických pamětí
Současné polovodičové paměti se rozlišují na několik druhů, které se liší jak rychlostí, tak i kapacitu (dle ceny) a schopností udržet data i po odpojení napájení. Přímo v procesoru tak máme několikaúrovňovou cache (SRAM), dále od procesoru je operační paměť (DRAM) a nejdále a také nejpomalejší (odezva i propustnost) je pak SSD případně i pevný disk nebo pásky.
Magnetické paměti a spintronika se snaží vše vyřešit tak, aby stačil jeden druh paměti, která by byla rychlá, levná a udržela data i bez napájení. Dnešní MRAM nastupující do hromadné výroby (Samsung a další) jsou dobré až po úroveň DRAM, tedy maximálně jako náhrady operační paměti. Pro použití přímo v procesoru (jako SRAM) už je ale nutná mnohem vyšší rychlost zápisu.
Tomáš Jungwirth v laboratoři
Tomáš Jungwirth a jeho tým vstoupil do oblasti spintroniky v rámci „Spin Hall“ jevu už před více než 10 lety, který je teprve nyní ve fázi implementace do budoucích verzí MRAM a pracuje na nich Samsung, Intel a další. Díky novým objevům se českému týmu podařilo získat lokální i mezinárodní granty v hodnotě kolem půl miliardy korun, které tak konečně mohli použít pro stavbu slušně vybavené malé laboratoře pro výrobu demonstračních čipů, jež lze rychle v malém počtu vyrábět a vyvíjet.
Zmenšování čipů naráží na problémy
Tento rok se dočkáme prvních 7nm čipů, které budou umístěné v hromadně prodávaných mobilních telefonech. TSMC už oznámilo plány na 5nm, ale i 3nm a 2nm čipy, avšak dále je jasné, že nastává obrovský problém. Jak upozorňuje Tomáš Jungwirth, s touto velikostí jednotlivých prvků (tranzistorů) už jde jen o jednotlivé atomové vrstvy a jakmile se dostanete na takovou úroveň, už se nejedná o chování krystalu, ale přichází kvantové jevy, kdy elektrony prochází i „pevnou“ překážkou, což znamená konec veškeré nastavené logiky v čipu.
Moorův zákon sice platil několik desítek let, ale v posledních letech nastal velký problém – neúměrně rychle začala stoupat cena za vývoj a hromadnou výrobu čipů. Takže i když takové čipy bylo možné vyrobit, zvyšující se náklady zabily spoustu výrobců a v rámci té nejpokročilejší technologie už přežívá jen několik (Intel, Samsung nebo TSMC). Každý další stupeň je tak mnohem náročnější a už neplatí, že cena za tranzistor by se držela samotného Moorova zákona.