Auch eine disruptive Technik hat Wurzeln in der Vergangenheit, Teil 2

Viele Hoffnungsträger drängen auf den Halbleiterthron

Seite: 3/3

Firmen zum Thema

Aussichten

Neben den hier beschriebenen Verfahren, Architekturen und Alternativen gibt es noch eine große Vielzahl weiterer Entwicklungen. Beim derzeitigen Stand der Technik ist deren Komplexität schon jetzt sehr groß und sie wird noch zunehmen.

Dies ist mit ein Grund, warum es viele Jahre dauert, bis einerseits wesentliche Verbesserungen der herkömmlichen Technik und erst recht neue Verfahren und Produkte marktreif werden. Die Fortschritte jeder Alternative erfolgen mit wechselnden Geschwindigkeiten, die jede Vorhersage ad absurdum führen.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 8 Bildern

Das Marketing hat dadurch viel Material für wechselnde Schlagzeilen und erzeugt eine Erwartungshaltung über die Fähigkeiten der nächsten Supertechnik, die nie zu halten ist.. Das dient vor allem der Selbstdarstellung der "industrieführenden" Unternehmen und ihrer Fähigkeit auf allen Hochzeiten zu tanzen.

Hier noch einige Einschätzungen von führenden Magazinen und Herstellern der Halbleiterszene:

  • Die amerikanische Fachzeitschrift EETimes erwartet den Beginn der 15-nm-Produktion von NAND-Flash im Jahr 2015.
  • SanDisk erwartet, dass Flash die Festplatten im Jahr 2020 überholen wird. Das soll mit 3D-ReRAM möglich werden. ReRAM soll ab 2017 die 3D-NAND-Technik ablösen.
  • Samsung begann im Oktober 2012 mit der Produktion des "64GB eMMC Pro Class 2000" genannten Flash-Chips. Dessen Schnittstelle soll Anfang 2013 beim Joint Electron Engineering Council (JEDEC) zur Normung eingereicht werden.

Viel Spekulationsmaterial

  • Experten erwarten, dass bei Einführung von 3D-Flash die Strukturgröße zunächst größer sein wird als die dann übliche Strukturgröße für Flash in Planartechnik (2D). Die Hersteller werden sich erst später an die kleineren Strukturgrößen herantasten. 3D-NAND soll also in 2X-Technik beginnen und zwei oder drei Jahre später in 1X-Technik weitergeführt werden. Danach wird über PCM oder RaceTrack spekuliert.
  • RaceTrack ist eine bei IBM entwickelte weitere sequenzielle Speichertechnik, ähnlich wie sehr viel früher Blasenspeicher ("bubble memory") oder Twistor.
  • Toshiba will Muster von BiCS in 2013 zur Verfügung stellen. Die Chips werden in 16-Lagen-Technik hergestellt. Die Serienproduktion soll dann in 2015 beginnen. Weitere Verdoppelungen der Speichermenge sind in Planung.
  • Toshiba zeigt, dass in seinen "normally off" STT-MRAMs bis zu 90 Prozent weniger Strom verbraucht wird als mit herkömmlichen STT-MRAMs.
  • Mehr als zwei Dutzend Firmen forschen und experimentieren mit PRAM (PCM).
  • Schon 2008 wurden verschiedene Kohlenstoffarten, wie amorphes Carbon, isolierter Kohlenstoff und Carbon-Nanoröhrchen auf ihre Eignung als Speichermedium untersucht. Damals zeigte isolierter Kohlenstoff die besten Eigenschaften (große Widerstandsänderung). Carbon-Nanoröhrchen erwiesen sich in 2009 ebenfalls als gut geeignet. Test-Wafer aus amorphem Carbon in Scheiben von 200 mm oder 300 mm Durchmesser kann man in verschiedenen Ausführungen kaufen.

Bei so vielen möglichen Varianten werden zwangsläudig viele "Fußkranke" an den Konkurrenz scheitern. Bekanntere Beispiele für nicht realisierte, aber über viele Jahre immer wieder nach vorn geschobene Kandidaten waren Magnetblasenspeicher oder IBMs Versuch mit der "Nanolochkarte" Millipede.

Ergänzendes zum Thema
Selbstheilung

Die begrenzte Lebensdauer von Flash-Speicher macht bei USB-Sticks kein Problem, wohl aber bei Smartphones, SSDs oder Tablets. Forscher der Firma Macronix haben eine Möglichkeit entwickelt mit Hitze die Lebenszeit der Chips im Betrieb zu verlängern. Damit sollen über 100 Millionen Lösch-/Schreib-Zyklen erreicht werden. Wann diese Technik serienreif sein wird, ist noch nicht bekannt.

Ergänzendes zum Thema
Spintronik

Werden ein oder mehrere Elektronen nach ihren Spins (magnetische Drehrichtungen) ausgerichtet, dann wird dies allgemein als Spintronik bezeichnet. MRAMs sind Beispiele wie diese Technik genutzt wird.

Allerdings wird hier die elektrische Widerstandsänderung je nach Spin genutzt. An der Univerität Cambridge (UK) wurde jetzt erstmalig ein Spintronik-Chip hergestellt, bei dem der Spin für die Ein- und Ausgabe direkt mit Spin-basierter Logik zusammenarbeitet.

Inzwischen gibt es Spin-Techniken bei denen die gleiche Wirkung durch eine halbe Spin-Drehung (ca. 90°) erzeugt werden kann, anstatt wie bisher bei einer ganzen Drehung (180°). Außerdem kann der (magnetische) Spin nicht nur magnetisch, sondern auch durch ein elektrisches Feld verändert werden.

Wird die Spin-Drehung elektrisch anstatt magnetisch ausgelesen, dann ist dies einfacher und mit weniger Energieaufwand möglich. Wird die Magnetrichtung (Spin) gedreht, dann pendeln die Elementarmagnete kurzzeitig bevor die endgültige Ruhelage erreicht wird.

Mit einem höheren Strom für die Spinumkehrung kann die Umschaltung auf nur einen Pendelausschlag reduziert werden. Das bedeutet eine erhebliche Beschleunigung für die Schaltgeschwindigkeit.

Ergänzendes zum Thema
SCM | Storage Class Memory

Der Begriff SCM wurde von IBM eingeführt, um eine neue Speicherklasse zwischen Hauptspeicher (Memory) und Massenspeicher (Storage) zu definieren. SCM-Speicher ist schnell und nahe am Rechnerkern, wie DRAM oder SRAM, und erfüllt gleichzeitig die Aufgabe einer besonders schnellen Festplatte.

Herkömmliche SSDs erfüllen die an SCMs gestellten Forderungen noch nicht. Das Stehvermögen (Endurance) ist noch nicht hoch genug und der Preis ist noch nicht niedrig genug. Wie immer: das Neue ersetzt nicht das Alte, sondern stellt eine weitere Möglichkeit dar. Ein passendes SCM-Dateisystem wurde bereits erprobt.

Hermann Strass ist Berater für neue Technologien, insbesondere für Bus-Architekturen, Massenspeicher und Netzwerke. Er ist in verschiedenen nationalen und internationalen Normungsgremien tätig. Hermann Strass ist Autor von Büchern und Zeitschriftenartikeln und er organisiert Seminare.

(ID:39059970)