TU/e spricht von Durchbruch für MRAMs Universal RAM statt SRAM/DRAM/Flash?

Forschern der niederländischen Technischen Universiteit Eindhoven (TU/e) ist es laut deren Artikel in der Fachzeitschrift Nature gelungen, bei der seit 1990 erforschten MRAM-Technologie den Durchbruch zu schaffen.

Künftig könne das nichtflüchtige MRAM so schnell wie SRAM und so kostengünstig und mit so hoher Speicherdichte wie Flash gefertigt werden. Mittelfristig habe MRAM somit das Potenzial, als Universal-RAM die anderen Speicher zu ersetzen. Derzeit einziger MRAM-Hersteller ist Everspin Technologies, der mit STT-MRAM (Spin Torque) eine Kapazität bis 64 MBit erreicht. Zum Vergleich: Toshibas, Sandisks und Samsungs 3D-NAND-Chip hat mit 256 GBit die 4000-fache Kapazität.

Ist STT-MRAM die von der Speicherindustrie ersehnte eierlegende Wollmilchsau, der universell einsetzbare Memory-Chip also? Speicherexperte Jan van Houdt verneint: "Ich glaube nicht an dieses Konzept, denn man kann nicht die Eigenschaften aller aktuellen Speicher wie Schreib-/Lesezyklen, Datenerhalt, Performance und Speicherdichte plus günstige Kosten in einer einzigen Technologie kombinieren." Definitiv treffe dies bei STT-MRAM immerhin für die hohe Endurance (Schreib-/Lesezyklen) und die hohe Retention (nichtflüchtig) zu. Dies sei teilweise interessant für energieeffiziente Embedded-Speicher und "eventuell für den Ersatz von DRAM". Um aber im NAND-Flash-Segment zu reüssieren, müssten die Kosten drastisch gesenkt und die Kapazitäten enorm gesteigert werden. "Das erwarte ich nicht in Kürze, zumal Flash mit vertical stacking zu 3D geht".

Die hohen Kosten bei MRAM seien auch nicht dem momentanen Forschungsstand geschuldet ("ein typisches Argument der Entwickler"), sondern "fundamental bedingt durch die Zell-Architektur", betont van Houdt. Selbst wenn MRAM sich stacken ließe, würde sich wegen der größeren Anzahl der Schritte in der Lithographie in puncto Kosten "niemals" ein Gleichstand ergeben. Das belege auch die "cross point memory"-Technologie von Intel/Micron. Eine SSD auf MRAM-Basis anstelle von NAND-Flash werde es überhaupt nicht geben. "Im besten Fall könnte MRAM als Cache integriert werden für ein schnelleres Interface", ist der Speicherexperte überzeugt.

Am ehesten ersetzt werden könnte SRAM durch MRAM als embedded Cache, was auch momentan schon anvisiert wird, aber noch benötigt derzeit verfügbares STT-MRAM etwas Strom für das sogenannte MTJ (magnetic tunnel junction). Laut dem von der Eindhovener Forschergruppe publizierten Artikel sei das zwar nicht mehr notwendig, aber beim Skalieren hin zu kleineren Strukturen müsse sich die Praxistauglichkeit erst noch erweisen. Sollte mit weiterer F&E der Stromverbrauch gesenkt oder ganz vermieden werden können, wäre das ein Durchbruch, so dass neben SRAM eventuell als nächster Speichertyp dann DRAM ersetzt werden könnte - sofern die Speicherdichten das erlauben. Die Speicherdichte von NOR-Flash ließe sich durch MRAM eventuell erreichen, aber aus ökonomischer Sicht wäre das nicht sonderlich interessant, weil dieser Markt auf dem absteigenden Ast ist. Als potenziellen Herausforderer für STT-MRAM führt van Houdt das VCMA-Konzept an (Voltage Controlled Magnectic Anisotropy), das aber noch in der Forschungsphase ist. Ob derartige Bausteine eines Tages auch für Nonvolatile-Applikationen in Frage kämen, ließe sich momentan nicht beantworten.