Phase Change Memory mit drei Bits pro Zelle
Mit einer experimentellen Triple-Level-Cell-Version wollen IBMs Forscher dem Durchbruch des Flash-Nachfolgekandidaten Phase Change Memory auf die Sprünge helfen.
(Bild: IBM Research)
- Susanne Nolte
Drei Bits in einer PCM-Zelle (Phase Change Memory) speichern – diesen Erfolg melden Wissenschaftler von IBM Research in Rüschlikon bei Zürich. Auf dem IEEE International Memory Workshop präsentierten sie den Prototypen eines Phasenwechsel- oder Phasenübergangsspeichers mit drei Bits pro Zelle und einer Ausdauerbelastung von einer Million Schreibzyklen.
Die Forscher verwendeten einen experimentellen PCM-Chip, auf dem 2 × 2 Millionen Zellen auf einer 2 × 1000 μm × 800 μm großen Speichereinheit in vier Bereiche aufgeteilt sind. Die PCM-Zellen bestehen aus einer dotierten Chalkogenid-Legierung und wurden auf einem Prototyp-Chip integriert, dessen Schaltung mit 90-nm-CMOS-Standardtechnik als Charakterisierungsplattform hergestellt wurde.
Um mehrere Bits in eine Zelle zu bekommen, haben die Forscher neue Verfahren zum Kodieren und zum Messen des Zellzustandes entwickelt, die gegen den sogenannten Drift immun sind. Der Drift bezeichnet die schleichende Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit der Zelle. Die 3-Bit-Speicherung mit 1 Million Schreibzyklen gelang auf einem Teilbereich aus 64.000 Zellen.
Zustand wechsle dich
Das eigentliche Funktionsprinzip von Phase Change Memory ist relativ einfach: Sogenannte Phasenwechselmaterialien können zwei stabile Zustände annehmen – eine amorphe und eine kristalline Phase mit tiefer beziehungsweise hoher elektrischer Leitfähigkeit.
Durch die bisher erreichten Geschwindigkeiten gehört Phase Change Memory zu den Kandidaten nichtflüchtiger Speicher, die sich der Geschwindigkeit von RAM annähern. Mit einer Triple-Level-Cell-Version könnten die Produktionskosten für PCM deutlich unter die von DRAM fallen und viel näher an jene von NAND-Flash.
IBM sieht die Zukunft von PCM nicht nur in eigenständigen Speichermedien, sondern vor allem in der Kombination mit Flash, etwa als schnellen Cache.
Intel will noch im Laufe des Jahres seine 3D-XPoint-Technik auf den Markt bringen, bei der ebenfalls PCM zum Einsatz kommt. Intel hat schon eingeräumt, dass 3D XPoint bei gleicher Kapazität deutlich teurer wird als NAND-Flash – aber billiger als DRAM. (sun)
