מדעי החומר
שליטה באלקטרוניקה באמצעות Photoexcitation - האם מגנטיט יוביל למכשירי הדור הבא?
Securities.io מקפיד על סטנדרטים מחמירים של עריכה ועשוי לקבל פיצוי מקישורים שנבדקו. איננו יועצי השקעות רשומים וזה אינו ייעוץ השקעות. אנא עיינו באתר שלנו גילוי נאות.
הפוטנציאל של הספינטרוניקה
רכיבים אלקטרוניים כמו טרנזיסטורים בנויים באופן מסורתי מסיליקון ומסתמכים על מוליכים למחצה. האותות 0 ו-1 בבינארי מצביעים על מעבר או חסימה של זרם חשמלי. דרך חלופית לביצוע חישוב היא מכשירי ספינטרוניקה הפועלים על ספין של אלקטרונים (מאפיין קוונטי בסיסי) ולא על זרם חשמלי (זרימת אלקטרונים).
לספינטרוניקה יש כמה יתרונות על פני מערכות אלקטרוניות קלאסיות, בעיקר:
- נתונים מהירים יותר, מכיוון שניתן לשנות את הספין הרבה יותר מהר.
- פחות צריכת אנרגיה, מכיוון שניתן לשנות את הספין בפחות כוח ממה שנדרש כדי לשמור על שטף אלקטרונים ליצירת זרם.
- ניתן להשתמש במתכות פשוטות במקום חומרים מוליכים למחצה מורכבים.
Spintronics משמשת בעיקר עבור כוננים קשיחים ואפשרה לקיבולת האחסון לגדול בעשור האחרון.
חומר שכבר נעשה בו שימוש בספינטרוניקה הוא מגנטיט, מינרל טבעי העשוי מחמצן ושתי צורות של ברזל ברמות שונות של חמצון.
מקור: בריטניקה
למרות העובדה שמגנטיט ידוע בתכונותיו המגנטיות במשך עשרות שנים, כנראה שיש עוד יותר שניתן ללמוד עליו.
חוקרים מ-EPFL בשוויץ גילו שלייזרים יכולים ליצור שינויי פאזה חדשים במגנטיט שלא היו ידועים בעבר. זה יכול, בתורו, להוביל לדור חדש של ציוד אלקטרוני.
המאפיינים הנסתרים של מגנטיט
החוקרים התמקדו במגנטיט בשל תכונות המתכת-לבידוד שלו, המאפשרות לו לעבור ממוליך חשמל לחסימתו. זה ידוע גם כמעבר פאזה, שבו התכונות של חומר משתנות לפתע משלב אחד לאחר, קצת כמו איך מים נוזליים יכולים להפוך לקרח, עם תכונות שונות מאוד.
באמצעות שני סוגים שונים של לייזרים, אחד פולט אור ב-800 ננומטר ואחד ב-400 ננומטר (אינפרא אדום ואור נראה), הם גילו שבמגנטיט הופיעו שלבים חדשים שלא זוהו עד כה.
זה לא עניין של מה בכך, שכן החוקרים נאלצו לזהות שינוי המתרחש בפרק זמן קטן לאין שיעור. לשם כך, הם השתמשו בטכניקה שנקראת עקירת אלקטרונים מהירה במיוחד (UED), שאפשרה להם להסתכל על תנועות אטום שנמשכות פחות מפיקוס שנייה או טריליון שניה.
שינוי תצורה מרחבית
בדרך כלל, המבנה האטומי של מגנטיט הוא "סריג מונוקליני", שבו תא היחידה בצורת קופסה מוטה עם שלושה קצוות לא שווים. שתיים מהזוויות שלו הן 90 מעלות, בעוד שהשלישית שונה.
מקור: ACS
האור של 800 ננומטר גורם למבנה האטומי המגנטי להידחס, והופך אותו למבנה מעוקב. התצפית המהירה במיוחד הראתה לחוקרים שזה קרה בתהליך בן 3 שלבים.
ה-400nm במקום זאת גרם למבנה האטומי המתכתי להתרחב, ויצר תצורה יציבה מאוד, מה שהפך אותו למבודד יציב מאוד.
תצורה זו שונה משיווי המשקל היציב הידוע בעבר של מגנטיט ומספקת תובנה עמוקה לגבי מה שקורה בפועל במהלך המעבר ממתכת למבודד.
מערכות אלקטרוניות חדשות
גילוי זה אומר שניתן לשנות את ההשפעה על הספין והזרם של מגנטיט רק עם אור מלייזרים.
הודות למערכות לייזר מהירות מאוד, זה יכול לאפשר לדופק הפוטון לשנות במהירות בצורה מבוקרת את אופי החומר המתכתי.
"המחקר שלנו פורץ דרך לגישה חדשה לשליטה בחומר בטווח זמן מהיר במיוחד באמצעות פעימות פוטון מותאמות.
ליכולת לעורר ולשלוט בשלבים נסתרים במגנטיט עשויות להיות השלכות משמעותיות על פיתוח חומרים ומכשירים מתקדמים.
לדוגמה, חומרים שיכולים לעבור בין מצבים אלקטרוניים שונים במהירות וביעילות יוכלו לשמש בדור הבא של התקני מחשוב וזיכרון".
זיכרון טוב יותר
Spintronics ומגנטיט הם גבולות חדשים עבור יצרני מערכות אלקטרוניות. מה שהתחיל בכונן קשיח מתרחב כעת למערכות זיכרון אחרות.
לדוגמה, זיכרון גישה אקראית (DRAM) יכול להיות מוחלף ב-RAM מגנטי (MRAM). הגרסה הראשונה של הרעיון הזה היא מוצר שכבר ממוסחר על ידי אוורספין והיה בשימוש במטוסי איירבוס, הודות לעמידותו לשינויי טמפרטורה וכן לקרינה קוסמית בהשוואה למערכות זיכרון מסורתיות.
יתרון נוסף של MRAM הוא גודלו הקטן וצריכת החשמל הנמוכה יותר, כלומר עד 80% פחות דרישת חשמל. זה יכול לאפשר ל-MRAM להיות משולב כזיכרון מטמון במעבדים בקיבולת כוללת גדולה יותר תוך צריכת פחות חשמל ויצירת פחות חום, כאשר גם מקום וגם חום הופכים לגורמים מגבילים מרכזיים בשיפור המעבד.
פוטוניקה?
השימוש בלייזר בתנאי מגנטיט משתנים מזכיר את התחום ההולך וגדל של הפוטוניקה, אחת האפשרויות שדנו בהן במאמר שלנו על חברות שמעבירות חישוב מעבר למערכות מוליכים למחצה.
מערכת שכבר משתמשת בלייזר ובאור לביצוע חישוב יכולה להפיק תועלת רבה ממערכת זיכרון המסתמכת על שינוי הפאזה של מגנטיט המושרה על ידי האור. זה עשוי לאפשר להמיר את תוצאת החישוב ישירות לנתונים עם מעט אנרגיה שצורכת צעדים מתווכים ומאטה את הקצב.
חברות ספינטרוניקה
1. Everspin Technologies
Everspin Technologies, Inc. (מרם -0.72%)
Everspin הוא הענף של Freescale (שנקרא כיום NXP, טיקר NXPI) המוקדש לפיתוח מערכות זיכרון MRAM. זה נסחרר והונפקה ב-2016.
Everspin נחשבת למובילה של טכנולוגיית MRAM, יורשת את חוויית ההוויה של Freescale הראשון למסחר שבב MRAM ב-2006.
מכיוון ש-MRAM הוא זיכרון שנמשך גם בהיעדר זרם, נעשה בו יותר ויותר שימוש במקרים של שימוש רגיש שבהם נתונים קריטיים חשובים.
מונע על ידי יישומים נרחבים כגון ניתוח נתונים, מחשוב ענן, יבשתי וחוץ ארצי, בינה מלאכותית (AI) ו-Edge AI כולל IoT תעשייתי, צפוי שוק הזיכרון המתמשך לגדול ב-CAGR של 27.5% בין 2020 ל-2030
מקור: אוורספין
החברה מעריכה שהשוק יגיע לגודל של 7.4 מיליארד דולר עד 2027. לחברה אין חוב ותזרים מזומנים חופשי חיובי מאז 2021.
מוצרי Everspin MRAM תופסים כיום נישה קטנה אך צומחת, ומשרתים שווקים שבהם אמינות חיונית כמו תעופה וחלל, לוויינים, מקליט נתונים, מכשירי ניטור חולים וכו'.
מקור: אוורספין
הצמיחה של ערכות שבבים, AI ומערכות סינפטיות עשויה להיות גם דחיפה לטווח ארוך עבור החברה.
2. תאגיד NVE
תאגיד NVE (NVEC +% 1.88)
עוד מנהיג של הספינטרוניקה, NVE עובדת על טכנולוגיה זו מאז הפטנט הראשון שלה בטכנולוגיית MRAM ב-1995.
זה מייצר ספינטרוניק חיישנים ו מבודדים, משמש בעיקר במערכות מדידה וחיישנים למכוניות, גלגלי שיניים, מכשירים רפואיים, ספקי כוח ומכשירים תעשייתיים אחרים.
מקור: NVE
זה מציב את NVE בקטגוריה קצת שונה מזו של Everspin, כאשר NVE יותר חברה תעשייתית עם עמדה חזקה בשוק נישה (מגנטומטר באמצעות ספינטרוניקה), בעוד ש-Everspin היא יותר חברת זיכרון/מחשוב שעובדת עם ותחרות עם דומים. של אינטל, קוואלקום, טושיבה וסמסונג גם מפתחות מוצר MRAM משלהן.
זה יכול להפוך אותה למניה אטרקטיבית יותר (או פחות) בהתאם לפרופיל המשקיעים, כאשר מניית NVE תפנה יותר למשקיעים שמרניים יותר שמחפשים תשואת דיבידנד ובטיחות.
