Halbleitertechnologie

IBM stellt PCM als Alternative zur Flash-Speichertechnologie vor

| Redakteur: Holger Heller

Das IBM Forschungszentrum Zürich hat Fortschritte bei der Phasenwechsel-Speichertechnologie gemacht, die mit ihrer hohen Schreibgeschwindigkeit und Langlebigkeit in Zukunft eine Alternative zu bestehenden Speichertechniken wie Flash werden könnte.

Forscher bei IBM Research Zürich haben erstmals gezeigt, dass Phase Change Memory (PCM) nicht nur einzelne Bits, sondern gleich mehrere Bits pro Speicherzelle zuverlässig über lange Zeiträume speichern kann. Dies sei ein wichtiger Schritt hin zur Entwicklung kosteneffizienter, schneller und langlebiger Speicher für Elektronikgeräte wie Smartphones, aber auch für Hochleistungs-IT-Systeme in Unternehmen sowie für Cloud-Speicherlösungen.

PCM ist eine nichtflüchtige Speichertechnik, die aufgrund der erzielbaren Schreib- und Lesegeschwindigkeit in Kombination mit hoher Langlebigkeit und Speicherdichte das Potenzial biete, innerhalb der nächsten fünf Jahre die Speicherlandschaft zu verändern, heißt es seitens IBM.

Das rasante Wachstum der digitalen Daten, die steigende Vernetzung und Kommunikation zwischen Geräten und IT-Systemen, der Übergang zu Cloud-Computing-Modellen und die Zunahme von Hochleistungsanalytik im Rahmen des Informationsmanagements – alle diese Entwicklungen erfordern immer leistungsfähigere, effizientere und dennoch erschwingliche Speichertechnologien.

PCM garantiert 10 Millionen Schreibzyklen

PCM sei laut IBM 100-fach schneller und erheblich langlebiger als die bekannte Flash-Speichertechnik. Mit PCM-Speichern könnten Computer und Server in Sekundenschnelle hochfahren und die Gesamtleistungsfähigkeit von IT-Systemen erheblich gesteigert werden. Im Gegensatz zu den besten Enterprise-Flash-Speichern, die etwa 30.000 Schreibzyklen erreichen, erzielt ein PCM-Speicher eine viel bessere Haltbarkeit von 10 Mio. Schreibzyklen, was im Gegensatz zu Flash-Speichern selbst anspruchsvollen Unternehmensanwendungen genügt.

Erstmals haben IBM-Forscher in Zürich nun zeigen können, dass PCM-Speicher tatsächlich zuverlässig und über lange Zeit mehrere Bits pro Zelle speichern und auslesen können. Die Möglichkeit, mehrere Bits pro Zelle zu speichern, stellt dabei einen der wichtigsten Schritte auf dem Weg zu kostengünstigen PCM-Speichern dar. Konkret haben die IBM Forscher iterative Schreibverfahren zur Kompensation der Variabilität der einzelnen Speicherzellen sowie Modulations-Codierungstechniken entwickelt, die resistent gegenüber dem Widerstands-Drift in PCM-Speichern sind und somit ein korrektes Lesen der Bits trotz Drift ermöglichen.

Drift ist ein Phänomen, bei dem die zeitliche Veränderung der Eigenschaften des PCM-Materials eine Verschiebung der elektrischen Widerstandswerte der Phasenzustände zur Folge hat, in welchen die Bitinformationen gespeichert sind. Dies stellt bis heute eine der Hautptschwierigkeiten bei der Umsetzung der Multi-Bit-PCM-Technik dar. Mit ihrer driftresistenten Technik erzielen die Forscher beim Auslesen erstmals eine geringe Fehlerrate, wie sie für Unternehmensanwendungen gefordert wird. Darüber hinaus haben sie einen 100-fach schnelleren Schreibprozess als bei Flash-Speichern zeigen können.

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