IBM und Infineon mit neuer Speichertechnik

Bis zum Jahre 2004 wollen IBM und Infineon Speicherbausteine marktreif haben, deren einzelne Zellen magnetische anstelle von elektrischen Zuständen zur Speicherung von Informationen nutzen. MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) vereint die Vorteile mehrerer heutiger Speichertechniken: Es kann ähnlich schnell arbeiten wie SRAM, erreicht die Packungsdichte und damit die Kostenvorteile von DRAM und speichert Daten auch ohne kontinuierliche Stromversorgung wie Flash-Speicher.

Man hofft also, mit MRAM sowohl leistungssparende Geräte bauen zu können als auch endlich das langwierige Booten von Computern zu vermeiden – die Daten bleiben in MRAM-Bausteinen ja erhalten. Das prädestiniert diese Chips auch für Mobilgeräte, bei denen die Industrie die größten Wachstumsraten erwartet.

Bei IBM und Infineon arbeiten an dem MRAM-Projekt nach eigenen Angaben rund 80 Entwickler an vier IBM-Standorten in den USA. Bereits seit 1974 arbeiten IBM-Forscher an der Nutzung des magnetischen Tunneleffekts für Speicherelemente (Tunnel-Magnetoresistenz, TMR). Das Hauptproblem, das die Entwickler zu lösen versuchen, ist, die theoretisch mögliche hohe Integrationsdichte in der Praxis zu erreichen.

Auch andere Halbleiterfirmen arbeiten fieberhaft an MRAM-Chips, wozu sich verschiedene magnetische Effekte nutzen lassen. Der US-Hersteller Honeywell hat bereits vor Jahren MRAM-Bausteine angeboten, die aber hauptsächlich in speziellen Raumfahrt-Anwendungen zum Einsatz kamen. Dafür eignen sich MRAM-Zellen aufgrund ihrer Unempfindlichkeit gegenüber ionisierender Strahlung besonders gut. Die Honeywell-Chips setzten noch auf die anisotrope Magnetoresistenz (AMR).

Wie IBM nutzt auch Motorola den magnetischen Tunneleffekt. Die MRAM-Zellen der Motorola Labs besitzen je einen Transistor und eine MTJ (Magnetic Tunnel Junction). Das Unternehmen NVE setzt bei seinen Forschungen auf GMR (Giant Magnetoreistance). Die kanadische Firma Micromem hat kürzlich ein 9-Bit-Muster eines MAGRAM-Chips erfolgreich prüfen lassen, wobei aber die Schreibgeschwindigkeit mit einer Millisekunde bei weitem nicht für die geplanten Anwendungen ausreicht. Für das Lesen von Daten braucht man bei MAGRAM immerhin nur 6,2 Nanosekunden.

Eine andere Speichertechnik setzt auf den ferroelektrischen Effekt. FRAM-Chips bietet das Unternehmen Ramtron an. Die Bausteine arbeiten ähnlich schnell wie aktuelle DRAMs, speichern Daten aber ohne Spannungszufuhr dauerhaft. Ihr Nachteil ist die auf rund 10 Milliarden Schreibzyklen begrenzte Lebensdauer. (ciw)