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ReRAM als Flash-Speicher-Alternative

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Flash-Speicherchips sind mittlerweile allgegenwärtig, sie stecken in USB-Sticks, MP3-Playern, Handys oder Speicherkarten für Digicams. Die nichtflüchtige und zuverlässige Technik taugt aber für einige Einsatzgebiete nicht, weil sie beispielsweise recht gemächlich arbeitet: Das Einschreiben und Löschen von Datenblöcken dauert vergleichsweise lange, außerdem vertragen die einzelnen Speicherzellen nur eine begrenzte Zahl an Schreib- beziehungsweise Löschvorgängen. Kein Wunder also, dass die Halbleiterindustrie seit Jahren nach Alternativen zu Flash sucht.

Mit ihrem ReRAM-Prototypen hat die japanische Firma Fujitsu nun auf dem 2007 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) einen neuartigen Flash-Konkurrenten vorgestellt; doch selbstverständlich arbeiten auch andere Firmen an dieser Technik, die eine steuerbare Änderung des Widerstands (Resistance, daher ReRAM) spezieller Materialkombinationen zur Speicherung von Informationen nutzt. Außer Fujitsu ist beispielsweise auch DRAM- und NAND-Flash-Marktführer Samsung im Rennen, der gleichzeitig auch an PRAM arbeitet. Aber auch Forscher von Matsushita, Sony, dem japanischen Forschungskonsortium Selete und dem italienischen Institut INFM-CNR sprachen auf der IEDM über ihre ReRAM- beziehungsweise RRAM-Ansätze.

Die ReRAM-Zelle von Fujitsu besteht aus einem Transistor (im Bild unten, "Tr") und einer vierlagigen Schichtstruktur, bei der zwischen zwei äußerem Platinfilmen eine Titanoxid- und eine Titan-dotierte Nickeloxidschicht liegen. Laut den Fujitsu-Forschern lässt sich diese 1T1R-Zelle innerhalb von 5 Nanosekunden löschen, der dazu nötige Strom soll weniger als 100 Mikroampere betragen; außerdem konnten sie die Schwankungen des Widerstandswertes auf ein Zehntel des bei anderen ReRAM-Zellen üblichen reduzieren.

Das Samsung-Team setzt unterdessen bei ihrem Resistive RAM auf so genannte Oxid-Dioden statt auf Transistoren (1D1R), während die Matsushita-Entwickler Eisenoxid als eigentliches Speichermaterial nutzen wollen. (ciw)