Phase-Change-Speicher auf Silizium-Chips

Philips meldet einen Erfolg in der Erforschung neuer Speichertypen. Ähnlich einer wiederbeschreibbaren DVD wird dabei ein Kunststoff-Film auf einen Halbleiter aufgebracht, der sich per Phase-Change beschreiben lässt.

Phase-Change-Medien sind in der IT weit verbreitet und kommen vom professionellen MO-Medium für Backups bis hin zur preiswerten Datenspeicherung auf CD-RW und DVD+/-RW zum Einsatz. Als Alternative zu Speicherchips gingen sie bisher nicht durch, da für den Phasenwechsel zwischen der amporhen und der kristallinen Struktur des Trägermediums hohe Energien notwendig waren. So erhitzt bei einem RW-Laufwerk der Laser die Datenschicht, bei einem Speicherchip wären vergleichsweise sehr hohe Spannungen nötig.

Philips ist es nun im Labor gelungen, die Energiedichte für einen Phase-Change-Chip auf 14 Volt pro Quadratmikrometer zu reduzieren. Ein 50 Nanometer langer Streifen des Speichermediums lässt sich bei nur 0,7 Volt Spannung beschreiben, was im Rahmen der Spannung liegt, die zukünftige Strukturbreiten bei Halbleitern noch verkraften.

Zudem soll das Phase-Change-Material auf Basis der Elemente Antimon und Tellur in nur ein bis zwei zusätzlichen Schritten der Halbleiterfertigung auf Silizium aufgebracht werden können. Philips erwartet auch, dass das neue Material mit zukünftigen Verkleinerungen der Strukturbreiten von Speicherbausteinen (aktuell sind 90 Nanometer in der Massenfertigung) gut skaliert.

Angaben zur Datendichte machte Philips noch nicht, ebensowenig zur Anordnung der “Line-Cell” genannten Speicherzellen. Die Geschwindigkeit des neuen Speichers soll jedoch enorm sein: In nur 30 Nanosekunden ist eine Zelle programmiert. Zusammen mit dem parallelen Einsatz von mehreren Stromimpulsen soll der Speicher 100- bis 200-mal schneller als heutiges Flash-RAM sein.

Daher sehen die Forscher den neuen Speicher auch als Möglichkeit an, erstmals die Eigenschaften von DRAM, Flash und SRAM zusammenzuführen. Gerade bei mobilen Geräten werden diese Bauarten heute parallel eingesetzt, was einen hohen Aufwand bedeutet. So hatten Toshiba und Samsung in den letzten Monaten vermehrt Multi-Chip-Gehäuse vorgestellt, welche einige Speichertypen vereinen.

Eine ausführliche Dokumentation der neuen Philips-Entwicklung erscheint in der April-Ausgabe der Zeitschrift “Nature Materials”. Wann der neue Speicher marktreif ist, ist noch nicht abzusehen.