Technik-Trends: 3D-Flash und RRAM

Flash-Speicherzellen lassen sich mit den herkömmlichen Fertigungsprozessen nicht beliebig verkleinern. Um dieses Problem zu umgehen, werden von den Herstellern verschiedene Wege verfolgt. Der folgende Abschnitt zeigt zwei mögliche Methoden auf, wie die künftigen Speicherlösungen aussehen könnten.

FlashSpeicher wird derzeit in einer Schicht gefertigt. Die einzelnen Zellen auf dieser Schicht können bei TLC-Zellen bis zu 3 Bit aufnehmen. Ein Ansatz, um die Datendichte zu erhöhen, ist, die Zellen nicht mehr wie gewohnt nur in der Fläche anzuordnen, sondern auch in der Höhe. Dazu werden die Flash-Zellen künftig in mehreren Schichten übereinander angeordnet.

Intel nutzt seit Ivy Bridge bei seinen Prozessoren ebenfalls 3D-Strukturen. Hier werden Teile des Prozessors gestapelt. Dadurch lassen sich der Energieverbrauch und die Effizienz des Prozessors erhöhen.

Ähnlich sieht es bei Flash-Chips aus. Ein Vorreiter bei der Entwicklung ist Samsung. Eigenen Aussagen zufolge werden in den neuen 3D-Chips – Samsung nennt sie V-NAND – bis zu 24 Schichten übereinander gestapelt. V-NAND steht für vertical NAND und bedeutet so viel wie gestapelte Flash-Zellen.

Die Schichten sind nicht unabhängig voneinander, sondern elektronisch miteinander gekoppelt. Sie stehen alsoauch senkrecht miteinander iin VerbinVerbindung. Diese Technik steigert laut Samsung die Lebensdauer der Flash-Zellen um bis das 10-Fache und verdoppelt die Schreibrate.

Erste SSDs, die mit dem neuen V-NAND-Speicher ausgestattet sind, hat Samsung für Tests bereits an PC-Hersteller geliefert. Die SSDs mit 3D-Flash werden momentan mit einer Größe von 480 oder 960 GByte hergestellt. Über Preise und Verfügbarkeit ist noch nichts bekannt.

Andere Hersteller wie Toshiba oder Sandisk forschen ebenfalls in Richtung 3D-Flash, Details dazu erfuhren wir auf Nachfrage aber nicht.

Neben den Versuchen, den konventionellen Flash-Speicher weiterzuentwickeln, gibt es auch Ansätze, die sich komplett davon unterscheiden und Flash langfristig ablösen sollen. Einer dieser Ansätze ist Resistive RAM, kurz RRAM oder ReRAM.

Resistive RAM bedeutet so viel wie nicht flüchtiger Arbeitsspeicher, der die Inhalte auch ohne Stromversorgung vorhält.

RRAM wird unter anderem von der Firma Crossbar entwickelt und soll nach eigenen Angaben deutliche Vorteile gegenüber Flash-Speicher bieten. So benötigt RRAM gegenüber Flash rund 95 Prozent weniger Energie zum Speichern von Daten. Die Zellen von RRAM lassen sich im Gegensatz zu Flash-Speicher – wie bei einer Festplatte – sofort wieder überschreiben. Crossbar gibt an, dass die Schreibgeschwindigkeit 20-mal so hoch ist wie die von Flash.

Auch bei der Lebensdauer der Zellen verspricht der Hersteller Vorteile. So sollen die RRAM-Zellen bis zu 10-mal länger halten als aktuelle Flash-Zellen.

Wann die Technik marktreif sein wird, ist unklar. Ein konkreter Termin wurde noch nicht genannt.

Trotz der augenscheinlichen Vorteile gegenüber Flash bleibt abzuwarten, ob es die Technik auf den Markt schafft und sich langfristig durchsetzen kann.