Investigadores de la Universidad de Tokio y RIKEN CEMS han creado una memoria no volátil basada en el antiferromagneto Mn₃Sn. El dispositivo demuestra un tiempo de conmutación de 40 picosegundos, 25 veces más rápido que la DRAM clásica, y una disipación térmica mínima.
Un equipo de físicos de la UTokyo y del centro RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) presentó un prototipo de dispositivo de memoria basado en el compuesto antiferromagnético Mn₃Sn (manganeso-estaño). El parámetro clave del nuevo elemento de memoria es la velocidad de conmutación de estados, que alcanzó los 40 picosegundos. A modo de comparación, la latencia típica de la DRAM se encuentra en el rango de 10 a 20 nanosegundos, lo que hace que la solución presentada sea dos órdenes de magnitud más rápida.
La tecnología se basa en los principios de la espintrónica, operando con el momento angular de espín del electrón además de su carga. A diferencia de las soluciones comunes, la nueva arquitectura demuestra no volatilidad: los datos se conservan después de desconectar la alimentación. Una ventaja adicional es su alta resistencia a los ciclos de reescritura y su bajo consumo energético, debido a la ausencia de calentamiento Joule durante la conmutación.
Los científicos también confirmaron la posibilidad de escribir información mediante pulsos ópticos a través de un convertidor fotovoltaico. Esta propiedad permite integrar el cálculo magnético con interfaces optoelectrónicas, formando canales híbridos de transmisión de datos. El desarrollo recuerda a las muestras comerciales de STT-MRAM, pero las supera en velocidad de conmutación gracias al uso de un material antiferromagnético con campo de dispersión nulo.
En este sistema, la interacción entre componentes se organiza de la siguiente manera. Una corriente polarizada por espín en el material Mn₃Sn genera un par de espín orbital, provocando la reorientación de los dominios antiferromagnéticos en 40 ps. El convertidor fotovoltaico transforma un pulso de luz en una señal eléctrica que modula la resistencia dependiente del espín. La ausencia de magnetización macroscópica en Mn₃Sn elimina la interacción magnética entre celdas vecinas, permitiendo escalar la densidad de almacenamiento sin interferencias.
La importancia práctica del resultado viene determinada no tanto por la frecuencia de reloj sino por la posibilidad de construir cachés de nivel cero no volátiles. Dado que la latencia de 40 ps es comparable a la de los transistores lógicos, la arquitectura de Von Neumann podría evolucionar hacia la eliminación de la brecha entre la memoria RAM y los registros del procesador, lo que requeriría una reelaboración completa de los protocolos de coherencia de datos.