Die Firma Nantero hat in über 15 Jahren Entwicklungsarbeit eine Speicherzelle aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) zur Produktionsreife gebracht. Fujitsu nutzt nun diese nichtflüchtige Technologie für Systeme-on-Chip. Dabei setzt Fujitsu auf die hervorragenden Eigenschaften von CNTs wie hohe Geschwindigkeit, geringen Stromverbrauch und lange Lebensdauer. Mit dieser Innovation eröffnen sich neue Perspektiven für die Halbleiterindustrie.
Thomas Rückes die Firma Nantero um nichtflüchtigen NRAM-Speicher mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu ausarbeiten. Nun kann Nantero einen ersten Lizenznehmner nennen: Fujitsu Semiconductor will NRAM-Zellen in eigene Chips integrieren die 2018 auf den Markt kommen. Außerdem bietet die Auftragsfertigungssparte Mie Fujitsu ihren Kunden die NRAM-Technik an, zunächst mit 55-Nanometer-Strukturen.
NRAM mit einer Schicht aus Carbon Nanotubes (CNT) als Speicherelement soll wesentlich schneller als NAND-Flash arbeiten und wesentlich robuster sein, also Daten länger ohne Spannungsversorgung halten und sich viel häufiger überschreiben lassen. Gleichzeitig verspricht Nantero, dass sich NRAM-Zellen mit herkömmlicher CMOS-Fertigungstechnik produzieren lassen.
Die Nantero-Gründer Greg Schmergel & Dr. Thomas Rückes erklären ihre NRAM-Technik.
Der Speichereffekt nutzt eine dauerhafte (remanente) Änderung der Leitfähigkeit in einer dünnen Schicht aus Nanoröhrchen. Die Schicht leitet Strom besser, wenn sich weiterhin Röhrchen berühren ? und schlechter, wenn zwischen vielen Röhrchen größere Abstände entstehen.
Konzept NRAM: Berühren sich viele Nanoröhrchen in der CNT-Schicht, sinkt ihr Widerstand.
Bild: Nantero
Nach jahrelanger Forschung hat Nantero ein Verfahren perfektioniert, mit dem sich der Abstand der CNTs durch kurze Stromimpulse beeinflussen lässt. Unter anderem durch Van-der-Waals-Anziehung behalten die CNTs ihre Form dann bei.
Zum Auslesen der NRAM-Zellen nutzt man Verfahren die ebenfalls für ReRAM taugen, man misst letztlich den Widerstand der Zellen. Das Beschreiben soll weniger Energie benötigen als bei NAND-Flash-Speicher.
NRAM besteht aus 1T-1R-Zellen, also mit je einem Transistor und einem variablen Widerstandselement, das hier der CNT-Film bildet.
Bild: Nantero/Chuo University
Weil jede einzelne Zelle bis zu 10 hoch 11 Schreibzyklen überstehen kann, könnte sich weiter optimiertes NRAM eines Tages auch als nichtflüchtiger DRAM-Ersatz eignen, hofft Nantero. Es gibt bereits Projekte die auf Multi-Gigabyte-Speichermedien mit NRAM zielen.
Bei Fujitsu geht es aber zunächst um bescheidene 256 MBit, also 32 MByte die in ein System-on-Chip (SoC) integriert werden. Später sollen einzelne Speicherchips folgen. Fujitsu fertigt seit vielen Jahren auch (Ramtron-)FRAM und will die dabei gewonnenen Erfahrungen für NRAM nutzen.
Kommentare