MIPT: ReRAM goes 3D Ist ReRAM analog NAND-Flash auch 3D-fähig?

Forschungsanlage am MIPT, um ALD-Film im Vakuum für 3D-ReRAM wachsen zu lassen und zu beobachten.
Forschungsanlage am MIPT, um ALD-Film im Vakuum für 3D-ReRAM wachsen zu lassen und zu beobachten.

ReRAM, das neben MRAM als Universal-Speicher der Zukunft gehandelt wird, ist analog 3D-NAND-Flash nun laut neuesten Foschungsergebnissen des Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT) ebenfalls für 3D-Stacking geeignet.

Als Resistive Random Access Memory (RRAM oder ReRAM) wird ein nichtflüchtiger elektronischer RAM-Speichertyp bezeichnet, der durch Änderung des elektrischen Widerstands eines schwach leitfähigen Dielektrikums Information speichert. Die Speicherzelle eines ReRAMs, welche die Informationsmenge von einem Bit speichern kann, besteht aus einem nicht-leitenden Oxid, in dem künstliche Störstellen eingefügt sind, deren elektrischer Widerstand durch eine beim Schreiben angelegte elektrische Spannung zwischen zwei Extremwerten umgeschaltet werden kann. Die beiden Widerstandswerte repräsentieren die beiden möglichen Zustände Null und 1 von einem Bit.

Um die Sauerstoff-Leerstellen, die sich beim Wachsen des Tantal-Oxid-Films bilden, beobachten zu können, haben der EETimes zufolge die MIPT-Forscher um Konstantin Egorov für 3D-ReRAM einen experimentellen ALD-Cluster verwendet. Bestandteil des ALD-Clusters sind PEALD- (plasma-enhanced atomic-layer deposition) und XPS-Kammern (X-ray photoelectron spectroscopy), die über eine Vakuumröhre miteinander verbunden waren. Mit dieser Anordnung war es möglich, die Layer wachsen zu lassen und zu studieren, ohne das Vakuum zu zerstören. Ohne Aufrechterhalten des Vakuums oxydiert die Oberfläche der Nanolayer des Dielektrikums, was zum Verlust der Sauerstoff-Leerstellen führt.

Für die Massenproduktion ist Egorov zufolge der ALD-Cluster nicht nötig, ausgenommen sind Test-Wafer. Weil allerdings der ALD-Film sich nur sehr langsam bildet, seien zur Kompensation der geringen Geschwindigkeit neue Fertigungslinien erforderlich. Sobald sich ein ALD-Film derart in der Produktion erstellen lasse, stehe dem vertikalen 3D-Stacking nichts mehr im Wege.

3D-ReRAM gilt innerhalb der Speicherbranche als der aussichtsreichste Kandidat als universeller Speicher der nächsten Generation, um sowohl schnelles RAM als auch nichtflüchtiges Flash zu ersetzen. Dieser Überzeugung sind neben Speicherprimus Samsung etwa auch Western Digital (Sandisk), Toshiba und Crossbar.