Halbleiterspeichertechnologien - Speichertypen der Zukunft

Halbleiterspeichertechnologien - Speichertypen der Zukunft

Artikel erschienen in IT Magazine 2014/04
6. April 2014
Halbleiterspeichertechnologien - Speichertypen der Zukunft
Kurt Gerecke, Senior Storage Consultant (Quelle: Vogel IT-Akademie Swiss)
Kaum ist Flash dabei, sich durchzusetzen, geht die Entwicklung bereits in Richtung Halbleiterspeicher. Welche Technologien sind dabei in Ihren Augen am vielversprechendsten?
Kurt Gerecke:
Es handelt sich dabei um Halbleiterspeichertechnologien, die in die Kategorie der Storage Class Memories eingeordnet werden. Dies sind kurzfristig die Phase Change Memories (PCMs), deren Blütezeit für das Jahr 2016 prognostiziert wird. PCMs werden bereits heute schon in grossem Masse in Smartphones verbaut. PCMs bieten ein Antwortzeitverhalten im oberen Nanosekundenbereich bei wesentlich höheren Kapazitäten im Vergleich zum Flash-Speicher und halten rund 10 Millionen Schreibzyklen aus. Ebenso spielen die Spin Torque Transfer RAMs (STT-RAMs) eine Rolle und könnten den PCMs in wenigen Jahren Konkurrenz machen. Die Spin-Torque-Technologie erlaubt es, magnetische RAMs (MRAM) mit wesentlich kleineren Strukturen und damit wesentlich höheren Kapazitäten zu erzeugen. Im längerfristigen Bereich, also in etwa fünf bis sechs Jahren, könnten Racetrack Memories der Speichertyp der Zukunft werden. Der IBM-Forscher Stuart Parkin hat ja erst kürzlich den ersten Prototypen Racetrack 1.0 auf der Electronics in Washington vorgestellt. Die Fertigung des Chips wurde in einer CMOS-Produktionslinie durchgeführt. Für die Nanodrahtstruktur wurde auf einem Wafer eine Nickel/Eisen-Legierung aufgebracht und dann mit Hilfe einer Belichtungsmaske die Drahtstrukturen herausgeätzt. Das wirklich Beindruckende war das Antwortzeitverhalten des Chips: Gerade mal 20 bis 32 ns und damit sehr nahe am DRAM.
Wann werden diese Technologien einsatzbereit sein und wofür können sie genutzt werden?
Die PCMs werden massiv Ende 2015 zum Einsatz kommen. Deshalb sagt man dieser Technologie für 2016 ihre Blütezeit voraus. Die STT-RAMs benötigen noch ein bis zwei Jahre länger, weil die Strukturen noch kleiner werden müssen, um konkurrenzfähig zu sein. In fünf bis sechs Jahren – vielleicht auch schon früher – könnte dann Racetrack der Allround-Speicher der Zukunft werden. Der erste Prototyp wurde ja bereits vorgestellt.
Das Einsatzgebiet dieser neuen Speicherchips ist so einzuordnen, wie wir heute den Flash-Speicher einordnen. Es ist zwischen dem DRAM im Rechner und der Disk in einem Plattensubsystem eine zu grosse Kluft im Antwortzeitverhalten entstanden, die es zu überbrücken und zu optimieren gilt, um aus der vorhandenen Infrastruktur die bestmögliche Leistungsfähigkeit herauszuholen. Diese neuen Technologien werden den Online-Bereich prägen und die Disk als Speicher in Online-Umgebungen verdrängen.
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