100-fach schneller und deutlich langlebiger als Flash

IBM: Phasenwechselspeicher für Speichersysteme sind bis 2016 marktreif

04.07.2011 | Redakteur: Nico Litzel

Schneller, haltbarer und günstiger als Flash: Phasenwechelspeicher haben das Potenzial, die IT- und die Speicherlandschaft schon bald zu verändern. So sind beispielsweise Computer und Server denkbar, die in Sekundenschnelle hochfahren.
Schneller, haltbarer und günstiger als Flash: Phasenwechelspeicher haben das Potenzial, die IT- und die Speicherlandschaft schon bald zu verändern. So sind beispielsweise Computer und Server denkbar, die in Sekundenschnelle hochfahren.

Forscher von IBM Research, Zürich, haben erstmals gezeigt, dass sich mit der Phase-Change-Memory-Technik (PCM) nicht nur einzelne, sondern auch mehrere Bits pro Speicherzelle zuverlässig über einen langen Zeitraum hinweg speichern lassen. Aufgrund der erzielbaren Schreib- und Lesegeschwindigkeit in Kombination mit einer sehr guten Langlebigkeit und einer hohen Speicherdichte habe die Technik damit das Potenzial erreicht, die Speicherlandschaft zu verändern.

Die Flash-Technik stößt langsam aber sicher an ihre physikalischen Grenzen. Eine weitere Miniaturisierung der Halbleiterstrukturen wird Physikern zufolge zusehends schwieriger. Bereits seit einigen Jahren gelten Phasenwechselspeicher als vielversprechende Nachfolgetechnik, die zu einem weiteren Leistungssprung bei Speicher- und IT-Systemen führen könnte.

Zehn Millionen Schreibzyklen

Die PCM-Technik erlaubt eine nichtflüchtige Datenspeicherung bei hohen Speicherdichten und ist gleichzeitig 100-fach schneller und signifikant langlebiger als die heute bekannte Flash-Speichertechnik. So erreichen die besten sogenannten Enterprise-Flash-Speicher derzeit 30.000 Schreibzyklen. Phasenwechselspeicher weisen im Vergleich dazu mit zehn Millionen Schreibzyklen eine viel bessere Haltbarkeit auf.

Die IBM-Forscher in Zürich konnten nun zeigen, dass sich mit Phasenwechselspeichern auch mehrere Bits pro Zelle zuverlässig und über einen langen Zeitraum speichern und wieder auslesen lassen. Damit sei einer wichtigsten Schritte auf dem Weg hin zu kostengünstigen PCM-Speichern gemacht.

IBM löst das Drift-Problem

Der nun demonstrierten Zuverlässigkeit sind nach Angaben von IBM entscheidende technische Fortschritte im Schreib- und Leseprozess vorangegangen. So haben die Forscher in Zürich wiederholende Schreibverfahren entwickelt, die die Variabilität der einzelnen Speicherzellen ausgleichen. Zudem sei es gelungen, ausgeklügelte Modulationcodierungs-Techniken zu entwickeln, die resistent gegenüber der sogenannten Widerstands-Drift in PCM-Speichern sind und dadurch ein korrektes Auslesen der Bits trotz Drift erlauben.

Drift ist ein Phänomen, bei dem die zeitliche Veränderung der Eigenschaften des PCM-Materials eine Verschiebung der elektrischen Widerstandswerte der Phasenzustände zur Folge hat, in welchen die Bitinformnationen gespeichert sind. Das war bislang eines der Hauptprobleme bei der Umsetzung von Multi-Bit-PCMs. Mit der entwickelten Drift-resistenten Technik lassen sich laut IBM jetzt die extrem geringen Fehlerraten erzielen, wie sie für Unternehmensanwendungen erforderlich sind.

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