★ Memória Spintrônica

Quando os elétrons deixam de ser percebidos apenas como carga elétrica, avanços significativos são possíveis na tecnologia de armazenagem e acesso a dados.

Quanto tempo leva para seu computador inicializar? Desde o momento em que você aperta o botão da energia até o seu sistema estar completamente funcional, provavelmente alguns minutos são "perdidos" olhando para a tela sem fazer nada, não é mesmo?
imagine agora como seria apertar esse mesmo botão liga/desliga e instantaneamente seu computador voltar à ativa. Melhor ainda, não só o sistema boota na hora, como o programa que você estava usando quando o desligou retorna ao mesmo tempo, com o documento em que trabalhava já aberto, no exato ponto onde você parou. Parece bom, concorda?
Pois é isso que a memória spintrônica (contração de spin – rotação – e eletrônica) pretende trazer à informática. Através de uma maneira diferente de armazenar a informação - usando características próprias dos elétrons ao invés do campo magnético formado por eles - os componentes spintrônicos prometem velocidade e confiabilidade nunca antes vistas.
Independente da estrutura e de seu uso, tanto a memória DRAM quanto a SRAM , utilizam a existência ou não de elétrons – ou carga elétrica – como ponto de partida para a definição binária: os famosos 0 e 1 da eletrônica.
A combinação de espaços 0 (sem carga) e 1 (carregados) gera sequências que, depois de processadas, são interpretadas como textos, imagens, vídeos e sons. Já a memória spintrônica – também chamada de MRAM (Magnetic random access memory – memória magnética de acesso aleatório) – interpreta o 0 e o 1 binários a partir da direção de rotação do elétron.
A ciência por trás da maneira de funcionamento e construção dos dispositivos spintrônicos é bastante complexa – muito mais do que o espaço aqui permitiria pesquisar – mas mesmo assim eu vou, em meuu compromisso com a informação, tentar desenvolver a ideia de maneira simplificada.

De maneira geral, dois tipos de aparelhos spintrônicos são utilizados na produção de componentes para PCs.

Aparelhos metálicos

O primeiro tipo é o mais simples dos dois, uma vez que se baseia inteiramente em metais ferromagnéticos e é também o mais desenvolvido tecnologicamente. Nestes aparelhos, duas camadas de metais – como o cobalto ou o próprio ferro – são colocadas lado a lado, com uma camada de separação entre elas.

Esse dispositivo é chamado GMR (Giant magnetoresistance – resistência magnética gigante), e seu funcionamento depende do alinhamento das rotações de cada camada metálica. Quando ambas as placas metálicas têm suas orientações magnéticas alinhadas, a resistência elétrica do componente será menor, sendo o inverso verdade quando a orientação magnética de uma camada for oposta à da outra. O GMR é um sensor de campos magnéticos bastante preciso, e responsável pela possibilidade de miniaturização dos espaços de alocação.Variações sobre o GMR existem, e cumprem diferentes funções. Entre as mais notáveis estão o TMR (Tunnel Magnetoresistance – resistência magnética em túnel) usado – assim como o GMR – para aumentar a sensibilidade de cabeças de leitura de dados em discos rígidos e o STT (Spin Torque Transfer – transferência de momento de rotação) utilizado na criação da MRAM. Através de junções de túneis magnéticos (Magnetic Tunnel Junctions – MTJs), a Motorola desenvolveu um pente de memória com tempo de leitura de 50 nanossegundos. Essa primeira geração da tecnologia dispunha de apenas 256 KB, porém versões de 4 MB já foram desenvolvidas. Só que os MTJs não são o ápice da tecnologia MRAM. O STT, por exemplo, é base da pesquisa desenvolvida pela IBM, assim como a Racetrack memory, que codifica informação através da direção de magnetização de paredes separadas de um único filamento metálico. Ao mesmo tempo, diversas empresas estudam também designs baseados em TAS (Thermal Assisted Switching – ligamento assistido por temperatura), em que camadas de materiais diferentes selecionam o momento de leitura e gravação de dados.

Persistência da memória

Para todos os efeitos, a não volatilidade dos dados armazenados em MRAM é muito semelhante à guarda de dados em memória flash – usada em pendrives, cartões de memória e SSDs (Solid State Drives – discos de estados sólidos). O principal diferencial, entretanto, é a velocidade de leitura dos dados em um chip MRAM, muito superior à encontrada em chips de memória flash.

Semicondutores

Ainda bastante teóricos, os aparelhos spintrônicos baseados em semicondutores independem de campos magnéticos para seu funcionamento – ainda que os dados sejam lidos e gravados dessa forma. Como semicondutores – e em especial para a eletrônica o silício – não interagem normalmente com o magnetismo derivado da rotação do elétron, muito do que se diz a respeito de dispositivos spintrônicos baseados nesse tipo de material ainda é teórico, porém algumas técnicas já foram desenvolvidas para permitir a utilização desse tipo de aparelhagem. Polarização ótica, eletroluminescência e até mesmo colocação balística – sim, atirar um elétron sobre uma placa de silício – são formas de produzir a interação entre semicondutor e spin necessária para o funcionamento do dispositivo.

Entre os modelos propostos para esta tecnologia, destacam-se os transistores como os MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor – transistor semicondutor metal-óxido de efeito de campo). Esse tipo de aparelho é utilizado para permitir ou negar a passagem de corrente – e em consequência, de dados – entre partes de um mesmo circuito eletrônico. Ao baseá-los em spin ao invés de carga elétrica, o consumo energético e o espaço de placa ocupado pelo dispositivo seriam bastante reduzidos, e ainda assim haveria um ganho significativo de velocidade de resposta.