Speicher IBM: Phasenwechselspeicher kann in fünf Jahren Flash ersetzen

IBM ist es gelungen, einen langzeitstabilen Phasenwechselspeicher herzustellen, der mehrere Bits pro Zelle speichert.
IBM ist es gelungen, einen langzeitstabilen Phasenwechselspeicher herzustellen, der mehrere Bits pro Zelle speichert.

Die IBM-Forscher haben einen Durchbruch bei Phasenwechselspeicher erzielt, indem sie mehrere Bits pro Zelle speichern können. Der Speicher soll langlebiger und schneller als Flash sein und könnte diesen in fünf Jahren ablösen.

Forscher im IBM-Labor in Rüschlikon bei Zürich ist es erstmals gelungen, in Phase-Change-Memory (kurz: PCM, deutsch: Phasenwechselspeicher) mehrere Bits pro Speicherzelle zuverlässig über lange Zeiträume zu speichern. PCM ist eine neuartige nichtflüchtige Speichertechnologie, die nach Einschätzung der IBM-Experten den Speichermarkt in den nächsten fünf Jahren verändern könnte. Denn PCM ist rund 100mal schneller als Flash-Speicher und obendrein langlebiger.

Mit PCM-Speichern könnten Computer und Server in Sekundenschnelle hochfahren und die Gesamtleistungsfähigkeit von IT-Systemen erheblich gesteigert werden. Im Gegensatz zu den besten sogenannten Enterprise-Flash-Speichern, die etwa 30.000 Schreibzyklen erreichen, erzielt ein PCM-Speicher eine Haltbarkeit von 10 Millionen Schreibzyklen, was im Gegensatz zu Flash-Speichern selbst anspruchsvollen Unternehmensanwendungen genügt.

Zuverlässige Multi-Level-Cells in PCM-Technik

Erstmals haben IBM-Forscher 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. Um die demonstrierte Zuverlässigkeit zu erreichen, waren entscheidende technische Fortschritte im Schreib- und Leseprozess notwendig.

Konkret haben die IBM Forscher iterative Schreibverfahren zur Kompensation der Variabilität der einzelnen Speicherzellen sowie ausgeklügelte Modulationscodierungs-Techniken entwickelt, die resistent gegenüber der sog. 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 Bits gespeichert sind. Es stellt bis heute eine der Hautptschwierigkeiten bei der Umsetzung von Multi-Bit-PCM-Technologien dar.

Mit ihrer driftresistenten Technik erzielen die Forscher beim Auslesen erstmals die extrem geringe Fehlerraten, wie sie für Unternehmensanwendungen gefordert werden. Darüber hinaus haben sie einen 100-fach schnelleren Schreibprozess als bei Flash-Speichern zeigen können.