Neuer Phase Change Memory: Mit Nano-Filament statt Elektrode soll es diesmal klappen

Gemeinsam hatten Micron und Intel den Phasenwechselspeicher 3D XPoint entwickelt, der sich trotz guter Eigenschaften nicht im Markt durchsetzen konnte. Südkoreanische Forscher haben einen neuen Ansatz für sparsameren Phasenwechselspeicher vorgestellt, der zudem leichter und somit günstiger zu fertigen sei.

Die Vorteile von DRAM und NAND vereinen

Die Forscher vom Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) sprechen dabei von der „nächsten Generation Phasenwechselspeicher“, die sich durch geringe Herstellungskosten und seine „ultra-low power consumption“ auszeichne. Gerade die Skalierung auf höhere Speicherkapazitäten sei bei bisherigem Phasenwechselspeicher (Phase Change Memory, PCM) teuer und zudem der Energiebedarf vergleichsweise hoch.

In beiden Punkten soll der neue Speicher vieles besser machen und sich erneut als universeller Ersatz für DRAM und NAND-Flash anbieten. Phasenwechselspeicher ist ähnlich schnell und haltbar wie DRAM, besitzt aber den Vorteil, Daten ohne Stromzufuhr halten zu können, wie es beim langsamen NAND-Flash der Fall ist. Zumindest in der Theorie entsteht so ein besonders schneller nicht-flüchtiger Speicher, der sich sowohl als Arbeitsspeicher als auch als Massenspeicher eignet.

3D XPoint war am Ende zu teuer

Genau dies waren auch die Argumente für 3D XPoint, der in Produkten aus Intels Optane-Familie, als Optane-DIMMs und Optane-SSDs, auf den Markt kamen. Doch letztlich war die Technik schlicht zu teuer und fand daher wenig Akzeptanz, sodass Intel mit Optane hohe Verluste einfuhr und letztlich die Sparte einstampfte.

Neuer Ansatz für günstigeren und sparsameren PCM

Jetzt soll es der Phasenwechselspeicher aus Südkorea erneut versuchen. Wie eine Grafik der Forscher veranschaulicht, liegt der wesentliche Unterschied darin, dass statt einer vergleichsweise großen Elektrode (hier 40 nm) ein sogenanntes „Nano Filament“ mit nur 5 nm Strukturbreite eingesetzt wird. Das soll nicht nur die Herstellungskosten, sondern vor allem auch den Stromverbrauch senken. Angeblich benötige der neue Phasenwechselspeicher nur ein Fünfzehntel des Stromes der vorherigen Generation.

„Wir gehen davon aus, dass die Ergebnisse unserer Studie die Grundlage für zukünftige Elektrotechnik bilden und verschiedene Anwendungen ermöglichen, darunter dreidimensionale vertikale Speicher mit hoher Dichte und neuromorphe Computersysteme, da sie die Möglichkeit eröffnen, aus einer Vielzahl von Materialien auszuwählen“, wird Professor Shinhyun Choi zitiert.

Die Studie wurde Anfang April im Forschungsmagazin Nature unter dem Titel „Phase-Change Memory via a Phase-Changeable Self-Confined Nano-Filament“ veröffentlicht. Jetzt muss sich zeigen, ob die Technik auch kommerziell umgesetzt werden kann und ihr Versprechen einlöst.

SK Hynix arbeitet an „3DVXP“

Südkorea könnte so oder so die Geburtsstätte für neuen Phasenwechselspeicher werden, denn der örtliche Speicherhersteller SK Hynix hatte vor zwei Jahren seinerseits die Forschung an einem „3D vertical cross point memory“ (3DVXP) verkündet, der in puncto Skalierung besser als 3D XPoint aufgestellt sein soll.