Phase Change Memories Neuer PCM-Typ: Schnell und zuverlässig

TEM-Aufnahme des PCM-Materials Ge2Sb2Te5 (GST225): Die gelb umrandete Region weist geordnete Strukturen auf, die durch einen einzigen Spannungspuls entstanden sind. Die Struktur der PCM-Zelle besteht aus 200 nm dicken TiW-Schichten, zwischen der eine 20 nm dicke Sio2-Schicht liegt. In diese Schicht ist das programmierbare GST-225-Material eingebracht (5 nm).
TEM-Aufnahme des PCM-Materials Ge2Sb2Te5 (GST225, linke Abbildung): Die gelb umrandete Region weist geordnete Strukturen auf, die durch einen einzigen Spannungspuls entstanden sind. Die Struktur der PCM-Zelle besteht aus 200 nm dicken TiW-Schichten, zwischen der eine 20 nm dicke Sio2-Schicht liegt. In diese Schicht ist das programmierbare GST-225-Material eingebracht (5 nm Durchmesser, rechte Abildung).

Wissenschaftlern ist es gelungen, einen neuen Phase-Change-Memory-Typ zu entwickeln, der schneller schaltet und verlässlicher arbeitet als bisherige Varianten.

»Die neuen Phase-Change-Memory-Typen sind so schnell wie herkömmliche RAMs und eigenen sich deshalb für den Einsatz in KI-Umgebungen in Telefonen und anderen smarten Geräten«, sagt Desmond Loke, Assistent Professor und Mitglied des Forschungs-Teams der University of Technology and Design in Singapur und der University of Cambridge.

Im Beitrag unter dem Titel »Ultrafast Nanoscale Phase-Change Memory Enabled by Single-Pulse Conditioning«, der in »ACS Applied Materials and Interfaces«  erschienen ist, zeigen die Forscher, dass sich die neuen PCMs ohne exotische Materialien und mit Hilfe von kostengünstiger Prozesse fertigen lassen.  

In traditionellen PCMs schaltet das Material zwischen amorphen und kristallinen Zuständen hin und her, die unterschiedliche physikalische Eigenschaftenaufweisen, beispielsweise unterschiedliche Widerstände. In der Vergangenheit nutzten die
Forscher mehrere Spannungspulse (1 bis 10 ns) niedriger Spannung, um die Schaltzeit zu verkürzen. Jetzt wenden sie einen einzigen Puls höherer Spannung an. Ergebnis ist eine reduzierte Schaltzeit von 400 ps. Die Wissenschaftler sind zuversichtlich, die Schreib- und Zugriffszeiten weiter senken zu können, so dass sie im Bereich der heute erhältlichen RAMs kommen.