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Startup demonstriert zuverlässige Endurance von ReRAM-Speichern

| Redakteur: Sebastian Gerstl

Angesichts zunehmenden Bedarfs an schnellen, widerstandsfähigen Speichern steigt das Interesse an alternativen Speichertechnologien. Ein israelisches Startup hat nun vielversprechende Resultate hinsichtlich Retention und Lebensdauer von ReRAM (Resistive RAM) Bausteinen vorgelegt.

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Demonstration einer Datenspeicherung in einem 300nm 4Kbit Array von Weebit Nano (Reset-Zellen in orange).
Demonstration einer Datenspeicherung in einem 300nm 4Kbit Array von Weebit Nano (Reset-Zellen in orange).
(Bild: Weebit Nano)

Weebit Nano veröffentlichte vor kurzem vorläufige Evaluierungsergebnisse von Ausdauer- und Datenerhaltungsmessungen an 4Kbit-Arrays auf 300nm-Zellen. Wie die EE Time berichtet, hat das Startup nach Angabe von Weebit Nano CEO Coby Hanoch die 300nm 4Kbit Charakterisierung erfolgreich abschließen können. Die Messung wurde unter einer Vielzahl von Temperatur- und Dauerbedingungen bei 150, 200 und 260 Grad Celsius durchgeführt. Das sollte gewährleisten, dass die ReRAM-Zellen auch in industrieüblichen Temperaturbereichen eine hohe Widerstandsfähigkeit aufweisen.

Die Werte von 260 Grad Celsius seien laut Hanoch deshalb von Bedeutung, da diese Temperatur beim Einlöten von Chipsätzen in Leiterplatten erreicht wird. Das 4Kbit-Array von Weebit Nano bewahrte seine programmierten Daten nach 30 Minuten bei 260°C und übertraf damit den Lötbedarf von 15 Minuten bei dieser Temperatur. Dies ermögliche mehrere Lötzyklen. Laut Weebit Nano lässt sich daraus eine Lebensdauer der Datenspeicherung extrapolieren. Demnach könnten die ReRAM-Speicher geschriebene Daten 10 Jahre lang bei Raumtemperatur halten und lange genug in hohen Temperaturbereichen arbeiten, um den Anforderungen von Marktsegmenten wie Industrie und Automobil gerecht zu werden.

Hanoch sagte, dass die Ausdauerresultate signifikant höher waren als die Programm-/Löschzyklen der existierenden Flash-Technologie. Es sind vorläufige, aber ermutigende Daten, die für die Herstellbarkeit von ReRAM und die Produktzuverlässigkeit von Weebit und letztendlich für die Kommerzialisierung entscheidend sind. Das Unternehmen sei aktuell auf dem Weg, noch bis Jahresende eine 40nm-Arbeitszelle vorlegen zu können.

Weebit Nano wurde im Jahr 2015 von Personen gegründet, die eigentlich nicht aus der Techindustrie stammen. Statt dessen hat das israelische Startup Technologie lizenziert, die von Professor James Tour von der Rice University erfunden wurde, einem Experten in den Gebieten Werkstofftechnik und Nanotechnologie. Tour hat nichtflüchtiges Speicherverhalten mit SiOx, dem gebräuchlichsten und kostengünstigsten Material in der Halbleiterindustrie, demonstriert, womit die Fortschritte bei der Produktion der ReRAM-Speicher erzielt werden konnten.

Resistive Speicher: Schnell, aber schwierig umzusetzen

An der ReRAM-Technologie wird seit den 1960er Jahren geforscht. ReRAM nutzt die Widerstandsänderung des Materials gegenüber Elektronen. Der "Resistive Speicher" wird wegen seines Potentials von hoher Schreibgeschwindigkeit geschätzt. Allerdings wird für einen erfolgreichen Einsatz die derzeit noch sehr teure EUV-Technik benötigt. Auch die Endurance-Werte sind in Vergleich zu anderen Speichertechnologien vergleichsweise gering - wenngleich auch auf diesem Gebiet schon vielversprechende Ergebnisse demonstriert wurden. So stellte Ende 2011 die belgiesche IMEC-Organisation eine ReRAM-Zelle der Größe 10 nm x 10 nm vor, die eine Endurance von einer Milliarde Zyklen besitzen sollte. Lebensdauer-Tests zeigen eine Datenspeicherfähigkeit von 10 Jahren bei 100 °C ohne Stromzufuhr.

Die lizensierte Silizium-Oxid-Technologie von Tour mache laut Hanoch den entscheidenden Unterschied, um ReRAM-Speicher auf Standardmaterialien und mit den üblichen Maschinen für die Speicherfertigung umsetzen zu können. Die Verwendung von Standardwerkzeugen und -verfahren sollte es dem Unternehmen ermöglichen, die Produktion schneller zu erreichen und gleichzeitig hohe Erträge bei geringeren Kosten zu erzielen. "Es gibt viele Unternehmen, die ReRAM-Technologie und Speicher der nächsten Generation entwickeln. Aber in den allermeisten Fällen versuchen sie, Materialien zu verwenden, die nicht in kommerziellen Fabriken verwendet werden", sagte Hanoch der EE Times.

Die Fähigkeit, ReRAM auf üblichen Standardmaterialien umzusetzen, könne der Technologe zu dem Durchbruch verhelfen, den sie seit Jahren Vergeblich sucht. Firmen wie Toshiba oder SK Hynix haben seit 2010 mehrere Versuche unternommen, kommerzielles ReRAM auf dem Markt zu etablieren - bislang ohne Erfolg.

Weebits ReRAM-Fortschritt ist nicht unähnlich zu Everspins Fortschritten mit eingebettetem MRAM in Zusammenarbeit mit GlobalFoundries, die Anfang des Jahres angekündigt wurden. Die Unternehmen erläuterten die Fähigkeit von eMRAM, Daten durch Lötreflow bei 260 Grad Celsius und mehr als 10 Jahre bei 125 Grad Celsius zu speichern, sowie Lese- und Schreibvorgänge mit hervorragender Beständigkeit bei 125 Grad Celsius, wodurch es für allgemeine MCUs und SOCs im Automobilbereich eingesetzt werden kann.

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