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30.06.2011 pte/Rudolf Felser

Kapazitäts-Durchbruch bei Phasenwechsel-Speicher

IBM Research Zürich hat einen Kapazitäts-Durchbruch bei dem als Flash-Nachfolger gehandelten Phasenwechsel-Speicher (Phase-change Memory, PCM) bekannt gegeben.

Forschern ist es erstmals gelungen, ähnlich wie bei Flash durch MLC-Technologie (Multi-Level-Cell) mehrere Bits pro Zelle zu speichern. "Wir haben dabei die Realisierbarkeit einer neuen Technologie in einem realen Umfeld auf einem echten Chip nachgewiesen", betont Haris Pozidis, Manager of Memory and Probe Technologies bei IBM Research Zürich, gegenüber der Nachrichtenagentur pressetext.

PCM ist bereits für weitere Vorteile wie nichtflüchtige Datenspeicherung, Langlebigkeit und hohe Geschwindigkeit bekannt. Dass es nun ein funktionierendes MLC-Verfahren gibt, stellt einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu kosteneffizienten PCM-Modulen mit hoher Kapazität dar, für Anwendungen von Smartphones bis hin zur Enterprise-IT. "Wann genau die Technologie kommerziell verfügbar sein wird, steht noch nicht fest", meint Pozidis. IBM geht aber davon aus, dass entsprechende Chips innerhalb der nächsten fünf Jahre Realität werden.

ZUVERLÄSSIG MEHRERE BITS Bislang sind PCM-Zellen mit mehreren Datenbits daran gescheitert, dass es zu einem sogenannten Widerstands-Drift kommt. Das ist eine zeitliche Veränderung der Materialeigenschaften, die ein Auslesen von Bits schwer oder unmöglich macht. Das IBM-Team hat nun Modulationscodierungs-Techniken entwickelt, um dieses Problem zu kompensieren. Zudem nutzen sie ein iteratives Schreibverfahren. Damit ist es in einem Bereich von 200.000 Zellen auf einem Testchip gelungen, zuverlässig langfristig zwei Bits pro PCM-Zelle zu speichern. Langfristig erwartet Pozidis aber Drei-Bit-MLC wie bei Flash.

Beachtlich ist jedenfalls die Performance des Testchips. Den Forschern ist es gelungen, eine Schreib-Latenzzeit von schlimmstenfalls rund zehn Mikrosekunden zu erreichen. Das ist dem Team zufolge gegenüber modernsten Flash-Modulen eine Leistungssteigerung um etwa den Faktor 100. Ähnliches gilt für die Lesegeschwindigkeit. Dazu kommt, dass PCM grundsätzlich langlebiger ist als Flash. Laut IBM sind zehn Mio. Schreib-Lese-Zyklen möglich, während Enterprise-Flash-Module nur rund 30.000 Zyklen lang halten.

HOFFNUNGSTRÄGER Die Idee des Phasenwechsel-Speichers geht bis in die 1960er zurück, hat sich damals aber noch nicht durchgesetzt. Bestimmte geeignete Materialien sind aber schon seit langem kommerziell im Einsatz, da sie auch die Grundlage wiederbeschreibbarer optischer Medien wie CD-RWs sind. In diesem Jahrtausend hat PCM als möglicher Nachfolger sowohl für aktuelle RAM- als auch Storage-Technologien wieder zunehmend in den Blickpunkt der Forschung geraten.

Auf Prototypen unter anderem von Samsung und Intel sind auch schon erste kommerzielle Produkte gefolgt. Der wirkliche Durchbruch auf dem Massenmarkt lässt aber noch auf sich warten. Dank dem aktuellen MLC-Durchbruch könnte sich IBM hier einen Vorteil gegenüber den Konkurrenten sichern. (pte)

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