Feldkirchen, den 28. Oktober 2009 – Intel und
Numonyx geben heute einen wichtigen Durchbruch bei der Erforschung von
Phasenwechselspeichern (Phase Change Memory = PCM) bekannt. Die Forscher haben
erstmals eine Technologie entwickelt, die es ermöglicht, mehrere Schichten von
PCM-Arrays in einem einzigen Chip aufeinander zu stapeln. Dies bereitet den Weg
für High-Speed-Speicher mit größerer Kapazität, geringerem Stromverbrauch und
optimaler Platzersparnis für RAM- und Storage-Anwendungen.
Diese neue Phasenwechselspeicher-Technologie für
nicht-flüchtigen Speicher kombiniert viele Vorteile der heutigen Speichertypen
und bietet etwa die kurzen Zugriffszeiten von RAMs (Random Access Memory) und
die Eigenschaften von permanentem Flash-Speicher.
Phasenwechsel-Speicher (PCM) basiert auf dem
durch das Anlegen einer Spannung gesteuerten schnellen Wechsel (Phase Change)
zwischen einem kristallinen und amorphen Zustand. In der geordneten kristallinen
Phase (unter dem Schmelzpunkt) ist der Widerstand niedrig, in der ungeordneten
amorphen Phase (über dem Schmelzpunkt) hoch. Der Phase Change-Speicher ist
nicht-flüchtig, weil für die Erhaltung der beiden Zustände keine Stromzufuhr
notwendig ist. Da sich PCMs neu beschreiben lassen, ohne wie bei herkömmlichen
Flash-Technologien die bisherigen Daten blockweise löschen zu müssen, sind sie
um ein Vielfaches schneller als Flash-Chips.
Höhere Speicherdichte durch Stapeltechnik
Die Erfolge sind das Ergebnis eines
laufenden gemeinsamen Forschungsprogramms zwischen Numonyx und Intel, das sich
auf die Erforschung von vielschichtigen, gestapelten PCM-Zellenfeldern
konzentriert. Damit sind die Intel- und Numonyx-Forscher nun in der Lage, eine
vertikal integrierte Speicherzelle zu produzieren, PCM(S) genannt. PCM(S)
besteht aus einem PCM-Element, das mit einem neuen Schwellenwertschalter (Ovonic
Threshold Switch = OTS) zu einem echten so genannten Cross Point Array
zusammengefügt wird. Die Fähigkeit, PCM(S)-Arrays zu stapeln, bietet die
Skalierbarkeit zu höheren Speicherdichten, während gleichzeitig die
Leistungsmerkmale der PCM-Technologie erhalten bleiben. Diese Herausforderung
ist mit den traditionellen Speichertechnologien nur schwer zu meistern.
Al Fazio, Intel Fellow und Director Memory
Technology Development, betont: „Dieser Meilenstein in der Forschung ermutigt
uns, weiterhin innovative Speichertechnologien zu entwickeln. Wir sehen
künftige Speichertechnologien wie PCM(S) als absolut entscheidend für die wachsende
Bedeutung des Speichers im Bezug auf den steigenden Rechenaufwand und den
Ausbau der Leistung und Skalierbarkeit von Speicherbausteinen.“
„Die Ergebnisse sind sehr viel
versprechend", sagte Greg Atwood, Senior Technology Fellow bei Numonyx.
„Sie zeigen das Potenzial für höhere Dichten, skalierbare Arrays und NAND-Flash-ähnliche
Nutzungsmodelle für PCM-Produkte in der Zukunft. Dies ist wichtig, da herkömmliche
Flashspeicher-Technologien an physikalische Grenzen stoßen und Probleme mit der
Zuverlässigkeit aufweisen, während die Nachfrage für Speicher von
Mobiltelefonen bis hin zu Rechenzentren weiter steigt.“
Skalierung möglich
Speicherzellen werden durch Stapelung von
einem Speicherelement mit einem elektrischen Schalter gebaut, mehrere Zellen
zusammen bilden Speicher-Arrays. Bisherige Arrays mit PCM als Speicherbaustein
wurden offen gelegt, nutzten aber verschiedene Schalter bzw. wurden mit
mehreren Leitungen beschaltet. Dies schränkte die Größe und Leistung des Arrays
stark ein. Jetzt gelang es Intel- und Numonyx-Forschern, einen Dünnfilm- und
zweipoligen OTS (Ovonic Threshold Switch) als Schalter zu entwickeln, der die
physikalischen und elektrischen Eigenschaften für die PCM-Skalierung mitbringt.
Durch die Kompatibilität von Dünnfilm-PCM(S) sind jetzt mehrere Schichten von
Cross Point Arrays möglich. Bei einem Cross Point Array werden alle
Speicherbausteine mit nur einer Leitung beschaltet.
Sobald sie miteinander verbunden und in ein
echtes Cross Point Array eingebettet sind, werden die gestapelten Arrays mit
CMOS-Schaltkreisen kombiniert, um Decodier-, Lese- und Logik-Funktionen
auszuführen. Wichtige Merkmale der Technologie sind eine Reset-Geschwindigkeit
von neun Nanosekunden, eine hohe durchschnittliche Lebensdauer von einer
Million Schreibzyklen sowie eine notwendige Spannung von nur einem Volt, um
zwischen dem amorphen Phasenzustand (Reset mit hohem Widerstand) und dem
kristallinen Zustand (Set mit niedrigem Widerstand) zu wechseln.
Weitere Informationen zu der Speicherzelle,
zum Cross Point Array, dem Experiment und den Ergebnissen werden in einem von
Intel- und Numonyx-Technologen gemeinsam verfassten Whitepaper mit dem Titel „A
Stackable Cross Point Phase Change Memory“ veröffentlicht. DerChang Kau, Intel
Senior Principal Engineer, wird das Whitepaper auf dem 2009 International
Electron Devices Meeting in Baltimore, Maryland am 9. Dezember präsentieren.
Intel (NASDAQ: INTC), das weltweit führende
Unternehmen im Bereich Halbleiterinnovation, entwickelt Technologien, Produkte
und Initiativen, um Leben und Arbeit der Menschen laufend zu verbessern.
Weitere Informationen über Intel finden Sie unter www.intel.de/pressroom und http://blogs.intel.com.
Numonyx bietet die gesamte Palette von voll
integrierten NOR-, NAND-, RAM- und Phase-Change-Technologien und -Produkten für
nichtflüchtigen Speicher. Damit trifft das Unternehmen die zunehmend
anspruchsvolleren Bedürfnisse von Kunden im Mobilfunk-, Daten-und
Embedded-Markt. Numonyx hat sich der Lieferung von Speichertechnologien und
Packaging-Lösungen mit hoher Speicherdichte und geringem Stromverbrauch an
Kunden weltweit verschrieben. Weitere Informationen über Numonyx finden Sie
unter www.numonyx.com.
