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IBM und die Stanford University kooperieren bei Spintronic

26.04.2004

IBM und die Stanford University wollen die Entwicklungen auf dem Gebiet der Spintronic gemeinsam vorantreiben. Im Rahmen des Projekts "Spintronics Science and Application Center" wird die Forschung aus dem Almaden Research Center in San Jose nach Palo Alto auf den Campus der Universität verlagert. Aus der Technologie könnten eines Tages Rechner hervorgehen, die nach dem Einschalten sofort benutzt werden können - ohne lange Startzeiten von Bios und Betriebssystem abwarten zu müssen.

Der Name "Spintronic" geht auf eine Eigenschaft von Elektronen zurück, die "Spin" genannt wird. Während die Ladung des Elektrons fest ist und keine Dimension hat, kann der Spin laut Dr. Georg Schmidt vom Lehrstuhl für experimentelle Physik III der Universität Würzburg als Eigendrehimpuls angesehen werden, der zwei Zustände (0 und 1) annehmen kann. In der Festplattenfertigung macht man sich den Effekt mit "magnetoresistiven" Leseköpfen zu Nutze. In diesen ändert eine stromdurchflossene magnetische Schicht ihren Widerstand geringfügig, wenn ein äußeres Magnetfeld angelegt wird, abhängig davon, ob das Magnetfeld quer zur oder in Stromrichtung liegt. Dadurch lässt sich die Packungsdichte der magnetischen Speichermedien erhöhen.

Seit 1997 produziert IBM Schreib-Lese-Köpfe in "Giant-Magnetoresistance"-Technik. Dabei befindet sich zwischen zwei ferromagnetischen Metallschichten eine sehr dünne nichtmagnetische Metallschicht. Schickt man durch solch ein Schichtsystem Strom, so stellt man fest, dass der Widerstand kleiner oder größer ist, abhängig davon, ob die beiden Magnetschichten parallel oder antiparallel magnetisiert sind. Durch diesen Effekt ist es möglich, eine Magnetisierungsinformation ohne den Umweg über eine Spule rein elektronisch auszulesen. Schmidt zufolge ist das rasche Anwachsen der Festplattenkapazitäten in den letzten Jahren im Wesentlichen auf diese Entwicklung zurückzuführen.

Spintronische Effekte lassen sich auch mit RAM (Random Access Memory) nutzen. So hat IBM neben anderen Herstellern wie Infineon im Juni 2003 auf dem VLSI-Symposium (Very Large Scale Integration) im japanischen Kyoto Fortschritte bei der Entwicklung von "MRAM" (Magnetic Random Access Memory) gezeigt. MRAM soll künftig herkömmliches DRAM (Dynamic Random Access Memory) als Hauptspeicher ersetzen. Die im magnetischen Speicher abgelegten Daten sind nicht flüchtig, bleiben also auch ohne Stromzufuhr erhalten. Neben dem Aspekt der Datensicherheit bietet das zum Beispiel beim Starten eines Rechners Vorteile, denn Betriebssysteme und Arbeitsumgebungen könnten im RAM abgelegt werden und wären nach dem Einschalten des Geräts ohne Wartezeiten verfügbar. Da der Speicher nicht permanent mit Strom versorgt werden muss, eignet er sich besonders für den Einsatz in mobilen Geräten. Die Akkulaufzeit von PDAs (Personal

Digital Assistants), Handys oder Notebooks würde sich nach Einschätzung von Experten erheblich verlängern. (Computerwoche.de berichtete).

Motorola hat im Februar dieses Jahres die Produktion von MRAM aufgenommen. Allerdings werden zunächst lediglich vier Megabit große Module hergestellt, die im Vergleich zu RAM sehr teuer sind und nur für Spezialanwendungen in Highend-Sicherheitssystemen und Spielautomaten gedacht sind (Computerwoche.de berichtete). Geplant ist, bis 2010 Module zur Verfügung zu stellen, die sich mit Geräten wie Digitalkameras oder MP3-Spielern verwenden lassen. (lex)