News Speicher aus Deutschland: FMC macht aus Qimondas Erbe den ferroelektrischen DRAM+

[0x8100]

Selbst wenn die Speichergröße pro Preiseinheit um den Faktor 1.000.000 besser werden sollte

das wären dann 20€ für 1 TB flash bzw. ram laut deinen zahlen. da wäre ich sofort dabei

 

[ETI1120]

@MichaG ich finde eigentlich Neumonda viel interessanter als FMC.

Das was FMC auf der Website zeigt ist sehr dünn. Wenn sie keinen DRAM-Tester von Neumonda beschafft hätten, gäbe es gar keinen Hinweis darauf, dass sie an FeRAM Bauelementen bzw. FeRAM IP arbeiten.

Es würde mich interessieren was die Arbeit von FMC von denen von Micron und SK Hynix unterscheidet.

Ich stelle mir das grade für Mobilgeräte vor... das könnte den Standby komplett revolutionieren.

Das klassische DRAM mit seinem Kondensator muss auch im Betrieb ständig refresht werden, sonst verliert es seine Information. Deshalb hätte ein non volantiler Hauptspeicher oder Cache auch im Betrieb Vorteile.

Allerdings sind beim Neustart einige Annahmen ungültig. D. h. wenn beim Neustart der Hauptspeicher leer sein soll, muss man aktiv löschen.

Das Problem ist wie immer Economy of Scale, in dem Fall die schiere Menge an DRAM und Flash-Speicher, der bereits von vielen Marktteilnehmern erfolgreich seit Jahrzehnten produziert wird. Gegen die müsste sich FMC behaupten.

Dieses Problem haben alle neue Technologien. Solange die etablierten Technologien nicht gegen eine Grenzen laufen ist der Markteintritt für neue Technologien extrem schwer. Game Changer die sich sofort durchsetzen sind extrem selten. Gewöhnlich etabliert sich die neue Technologie zuerst in einer Nische. Wenn sie erfolgreich ist wächst sie über diese Nische hinaus. Aber in den meisten Fällen

• verschwindet diese Nische wieder
  Denn die Weiterentwicklung derMainstreamtechnologie macht die Nische überflüssig oder
• es gelingt der neuen Technologie nicht aus dieser Nische herauszukommen.

DRAM momentan läuft gegen eine Grenze. Das Problem ist der Kondensator, der je kleiner er wird desto mehr unter Leckströmen leidet. Deshalb geht es nur noch mit winzigen Schrittchen weiter. Bei DRAM ist der Weg nach 3D ist erheblich schwieriger als bei NAND. Die aktuellen Speicherzellen sind schon 3D, denn sie sind 50 Mal tiefer als lang bzw. breit.

Abseits davon sei noch darauf hingewiesen, dass eine Backup-Batterie bei DRAM den gleichen Effekt erzielt.

Wenn der Hauptspeicher nicht ständig refresht werden muss, hält die Batterie länger oder man kann eine kleinere Batterie für dieselbe Laufzeit verbauen.

Der Knackpunkt ist, dass die Kosten je Bit gleich sein müssen.

FeRAM steht gar nicht im Wettbewerb mit DRAM, sondern mit Flash-Speicher, und löst dort das Problem der begrenzten Zahl an Schreibzyklen.

Nur weil ein Speicher non volatil ist, konkurriert er noch lange nicht mit NAND. NAND ist so billig, dass es für neue Technologien extrem schwer wird an NAND vorbei zu kommen.

Die interessanten Eigenschaften in der zweiten Grafik sind:

• >10¹⁵ Schreib-Zyklen
• Schaltgeschwindigkeit < 1 ns

Die Werte bei diesen Eigenschaften konkurrieren mit DRAM. Und DRAM ist je Bit teurer als NAND, also das einfachere Ziel. Ob es den reicht wird man sehen.

Ich verwende seit Jahren FeRAM, aber in hochspezialisierten Sensor- und Steuergeräten in der Industrie und Autotomatisierung. Das sind Anwendungsfälle, in denen man 20€ pro MB ausgibt, weil die Technologie hier ihre vollen Stärken ausspielen kann.

Auch MRAM krebst seit Jahrzehnten in Spezialanwendungen. Aber das beginnt sich zu ändern. Es wird dringend ein neuer embedded non volantiler Speicher benötigt, also werden MRAM und ReRAM Speicherzellen für die kleinen Prozessnodes qualifiziert. Interessant wird es wenn diese Technologien bei den kleinsten Nodes angelangt sind. Können sie mit den Schreib- und Lesezeiten von SRAM mithalten?

Der Weg über embedded Memory könnte MRAM oder ReRAM helfen sich zu etablieren. Deshalb ist es extrem wichtig, dass die Technologie von FCM kompatibel mit CMOS ist. Damit stünde FeRAM prinzipiell derselbe Weg offen.

Allerdings gibt es bei FeRAM prizipiell auch einen anderen, weil Hafmiumoxid auch als Dieelektrikum von Kondensatoren interessant ist. D. h. die Herstellern von Halbleiterspeichern haben damit Erfahrung SK Hynix als auch Micron haben FeRAM mit hoher Kapazität vorgestellt.

Ich sehe nicht, dass sich FeRAM jemals für klassische Desktop oder Laptop Computer-Hardware rechnen wird. Selbst wenn die Speichergröße pro Preiseinheit um den Faktor 1.000.000 besser werden sollte, warum auch immer das eintreten sollte.

Micron hat auf der IEDM 2023 einen 32 Gb FeRAM Chip mit 71 mm² vorgestellt. Er wird zwar nicht in die Massenpropduktion gehen, zeigt aber dass FeRAM Potential hat.

 

[CDLABSRadonP...]

Als Cache in Festplatten wure aber nicht ohne grund DRAM nie eingesetzt - die Speicherdichte kann mit Flash einfach nicht mithalten.

Oh doch! Der klassische HDD-Cache bestand aus DRAM. Und ja, er war winzig.
Ich habe jetzt einfach nur einen zufälligen Test mit Teardown rausgegriffen:
https://www.storagereview.com/review/western-digital-caviar-green-2tb-review-wd20ears

The heart of the Western Digital Caviar Green is a Marvell 88i9045-TFJ2 controller chip paired with a 64MB Hynix DDR400 memory module.

OptiNAND ist hingegen eine neuere Entwicklung:
https://www.storagereview.com/de/news/wd-optinand-enhances-hard-drive-capacity-and-performance

 

[foofoobar]

Ich sehe nicht, dass sich FeRAM jemals für klassische Desktop oder Laptop Computer-Hardware rechnen wird. Selbst wenn die Speichergröße pro Preiseinheit um den Faktor 1.000.000 besser werden sollte, warum auch immer das eintreten sollte.

Wenn, so wie im Artikel beschrieben, lediglich der Kondensator gegen etwas persistentes ausgetauscht wird braucht man keinen Refresh mehr, das dürfte den standby/idle Verbrauch reduzieren.

Daher ist das auch für Telefone (hohe Stückzahlen) interessant.

Ergänzung (12. April 2025)

Ich will noch folgendes aus dem tomshardware Artikel zitieren was in dem CB-Artikel nur am Rande erwähnt wird:

Older FeRAM technologies (typically using lead zirconate titanate, or PZT, as the ferroelectric layer) were limited in capacity. Most commercial products topped out at a few megabytes, with 4MB or 8MB being quite common. PZT does not scale well with shrinking process nodes, and integration with standard CMOS processes is difficult and costly. As a result, cell structures like 1T1C (one transistor, one capacitor) consumed more area than DRAM or NAND.
The move to hafnium oxide is a game-changer. HfO₂ is CMOS-compatible, scales well below 10nm, and can be integrated with existing semiconductor manufacturing processes. Therefore, its usage enables higher densities and performance, potentially in the gigabit to gigabyte range, putting it closer to DRAM.

https://www.tomshardware.com/pc-com...ssd-like-storage-capabilities-uses-feram-tech

Hier noch ein weiteres Beispiel warum Kompatibilität mit CMOS Vorteile bringt:

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[ReactivateMe347]

Und ja, er war winzig.

Ist das ein Daten-Cache? Meinem Verständnis nach sind die für die Anfrage-Queue und andere Meta-/Steuerungsdaten? Mir erschließt sich zumindest nicht, wieso man 64 MB Daten-Cache da reinbauen sollte, das bisschen Cache kann man doch einfach auf Hostseite nutzen?

 

[malajo]

Was ist der Unterschied zu M-RAM, den Globalfoundries seit einiger Zeit fertigt?

 

[PS828]

@malajo MRAM basiert nicht auf dem Ferroelektrischen effekt. Viel mehr gegenteilig auf dem Ferromagnetischen Effekt. Das heißt dort wird wie bei Festplatten ein Magnetisches remanentes domänefeld erzeugt und damit z.b. ein Wiederstand verändert oder über den damit verbundenen Spannungsabfall eine gate Spannung damit gesteuert wird.

Das was hier passiert ist aber Ferroelektrisch, tut also das selbe aber erzeugt keine remanenten Magnetfelder sondern elektrische felder. Völlig andere Materialien also und unweit schlechter zugänglich als magnetische effekte. Auch scheinen sie durch einbringen von Fremdkristallen in den Schichten entsprechende domänen gleicher Elektrischer dipole erzeugen zu können um die dichten zu erreichen. Das ist gewissermaßen die gleiche rolle wie die weißschen Bezirke in ferromagneten nur halt hier bei ferroelektrischen Materialien.

 

[CDLABSRadonP...]

Ist das ein Daten-Cache? Meinem Verständnis nach sind die für die Anfrage-Queue und andere Meta-/Steuerungsdaten? Mir erschließt sich zumindest nicht, wieso man 64 MB Daten-Cache da reinbauen sollte, das bisschen Cache kann man doch einfach auf Hostseite nutzen?

Ja, es gibt sogar diverse Varianten davon, wie er als Datencache genutzt wird. Gemein haben sie u.a. als Vorteil gegenüber OS-Lösungen, dass sie auch noch funktionieren, wenn das OS crashed oder die Stromversorgung versagt. Für letzteres wurden Rekupationsmechanismen entwickelt, sodass die Energie beim abschließenden Kreisen der Platter genutzt wird, um noch schnell die letzten zu schreibenden Daten zu schreiben.
Hier die Übersicht zu den Techniken:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Disk_buffer

 

[Ironbutt]

Datencache genutzt wird

Jup, hab bei meiner HDD eine bekommen mit 265mb und das macht sich schon bemerkbar, kurz ne kleine Datei rüber schieben geht fix.