FeTRAM, Phasenwechselspeicher und Nanospeicher auf Kohlenstoffbasis

Forscher arbeiten mit Hochdruck an Flash-Alternativen

| Redakteur: Nico Litzel

Diese Technik soll nicht nur schneller als Flash-Speicher arbeiten, sondern auch 99 Prozent weniger Strom verbrauchen. Die FeTRAM-Technik ist nach Angaben der Forscher zudem kompatibel mit industriellen Fertigungsverfahren für komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS) und habe somit das Potenzial, herkömmliche Flash-Speicher zu ersetzen. Die Technik ähnele den bereits heute verfügbaren Ferroelectric Random Access Memories (FeRAMs oder FRAMs), habe aber im Gegensatz zu diesem Speichertypus den Vorteil, dass sich Informationen zerstörungsfrei auslesen lassen. „Wir befinden uns in einem sehr frühen Stadium“, erklärt allerdings Doktorand Saptarshi Das, der mit Professor Jörg Appenzeller vom Birck Nanotechnology Center der Purdue zusammenarbeitet.

Phasenwechselspeicher sind derzeit die heißesten Flash-Konkurrenten

Sogenannte Phasenwechselspeicher (Phase Change Memories, PCMs) werden derzeit als viel versprechendste Technik gehandelt, wenn es darum geht, Flash zu beerben. IBM ist auf diesem Gebiet wie auch Samsung, Toshiba und einige andere Hersteller intensiv tätig.

PCMs – in einer verhältnismäßig einfachen Form – sind nichts Neues. Optische Medien wie wiederbeschreibbare CDs, DVDs und Blu-ray-Medien arbeiten nach diesem Prinzip: Ein Laserstrahl trifft auf ein spezielles Material und erhitzt dieses, wodurch es seine Phase von kristallin zu amorph und wieder zurück ändert. Dadurch ändert sich die Lichtbrechung des Lasers, die wiederum als logische Eins oder Null interpretiert wird.

Bei IBM Research in Zürich arbeiten die Forscher an einer professionelleren Lösung, die ohne optische Komponente auskommt und mit Spannungsänderungen arbeitet. Wird an ein Material eine Spannung angelegt, so ändert es ebenfalls seine Phase von kristallin zu amorph und umgekehrt. Gleichzeitig verändert sich der elektrische Widerstand. Beim Auslesen kann so zwischen Null und Eins unterschieden werden. Abhängig von der ziemlich linearen Widerstandsänderung sollen pro Speicherzelle 16 Bit unterscheidbar sein.

Phasenwechselspeicher sind nach Angaben von IBM nicht nur relativ günstig in der Herstellung und etwa 100-mal schneller als Flash-Speicher. Sie lösen zudem eine der größten Schwachstellen der aktuellen Technik, die begrenzte Lebensdauer. Die qualitativ besten Flash-Speicher verkraften momentan etwa 100.000 Schreibzyklen. Phasenwechselspeicher sollen im Vergleich dazu zehn Millionen Schreibzyklen aushalten. Nach Einschätzung von IBM könnten professionelle Phasenwechselspeicher für Speichersysteme bereits 2016 auf den Markt kommen.

Numonyx, 2008 als Joint Venture von Intel und STMicroelectronics gegründet, hat eigenen Angaben zufolge die Serienproduktion zweier Produkte auf Basis der Phase-Change-Memory-Technik bereits 2010 aufgenommen. Die Chips „Omneo P5Q PCM“ und „Omneo P8P PCM“ mit jeweils 128 Megabit (16 Megabyte) Kapazität sind für Embedded-Anwendungen wie draht- gebundene und drahtlose Kommunikationsanwendungen, in Unterhaltungselektronik oder in PCs konzipiert.

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