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ULTRARAM-Speicher-ICs

Auf dem Weg zu universellen Speicher-ICs

9. Juli 2025, 9:17 Uhr | Heinz Arnold

Jutta Meier, Chief Executive Officer von IQE: »Wir haben unser Ziel, einen skalierbaren Epitaxieprozess für ULTRARAM zu entwickeln, erfolgreich erreicht – ein Meilenstein auf dem Weg zur industriellen Produktion.«

Quinas Technology und IQE, Hersteller von Wafern aus Verbundhalbleitern, haben ein Projekt zur Entwicklung einer skalierbaren Produktion für den weltweit ersten quantenbasierten Universal-Speicher-ICs abgeschlossen.

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Im Rahmen des Projekts gelang es IQE, die ursprünglich von der Universität Lancaster entwickelte Herstellung von Verbindungshalbleiterschichten auf einen industriellen Prozess zu skalieren – der erste Schritt zur kommerziellen Produktion von ULTRARAM-Chips. Dabei entwickelte IQE ein Verfahren für die Epitaxie von Galliumantimonid und Aluminiumantimonid, die weltweit die erste skalierbare Epitaxie für Speicherbauelemente darstellt.

Innovate UK hatte das einjährige Projekt mit 1,1 Millionen Pfund unterstützt. Zum Konsortium gehörten auch die Universitäten Lancaster und Cardiff. Quinas hatte die Koordination übernommen, IQE einen Großteil der Mittel eingesetzt.

Die an der Universität Lancaster entwickelte ULTRARAM-Technik, kombiniert die Nichtflüchtigkeit von Flash-Speichern mit der Geschwindigkeit und Datenerhalt von DRAM – bei einer verbesserten Energieeffizienz. Zu den Zielanwendungen von ULTRARAM gehören künstliche Intelligenz, Quantencomputing, Raumfahrt und Verteidigung.

Die Partner prüfen derzeit gemeinsam mit Foundries und strategischen Partnern weitere Industrialisierungs- und Pilotproduktionsmöglichkeiten.

ULTRARAM ist ein Flash-ähnlicher Floating-Gate-Speicher. Im Gegensatz zu Flash, das eine hochohmige Oxidbarriere verwendet, um Ladung im Floating Gate zu speichern, nutzt ULTRARAM™ atomar dünne Schichten aus InAs/AlSb, um eine dreifache Barriere-Resonanz-Tunnel-Struktur (TBRT) zur Ladungsspeicherung zu schaffen. Der TBRT wechselt zwischen einem hochohmigen (gesperrten) Zustand (ohne Vorspannung, »Speichern«) und einem hochleitfähigen (entsperrten) Zustand, wenn nur 2,5 V über den Gate-Stack angelegt werden (Programmieren/Löschen). Dieser Mechanismus verleiht ULTRARAM seine besonderen Eigenschaften.

ULTRARAM basiert nicht auf Silizium wie DRAMs und Flash-Speicher, sondern nutzt III-V-Verbindungshalbleiter: GaSb, InAs und AlSb. Dieses Schcihten lassen sich mit Hilfe von in der Verbindungshalbleiter- und Siliziumindustrie etablierten Prozessen in hohen Stückzahlen fertigen. Die extrem niedrige effektive Elektronenmasse in InAs eröffnet zudem die Möglichkeit, sehr schnelle, integrierte III-V-Logiken zu realisieren.