Nieuw procedé geeft phase change-geheugen impuls

Twee Amerikaanse bedrijven hebben een methode ontwikkeld waarmee phase change-geheugen efficiënter geproduceerd kan worden. Bovendien zou het geheugen een langere levensduur beschoren zijn dan traditioneel flashgeheugen.

Phase change-geheugen kan een veelbelovend alternatief voor meer traditionele geheugenvarianten als nand- en nor-flashgeheugen zijn, aangezien deze geheugencellen sneller herschreven kunnen worden dan flash-varianten. Bij phase change-geheugen bestaat een geheugencel uit een cylindervormig gat in een halfgeleiderlaag dat wordt gevuld met een chalcogeen materiaal. Een dergelijk materiaal kan twee toestanden aannemen: een kristallijne structuur, waarin het een lage elektrische weerstand heeft, en een amorfe structuur, waarin de weerstand hoog is. Elk van deze toestanden representeert een logische nul dan wel een logische een. Het materiaal kan van de ene naar de andere toestand worden overgebracht door het met stuurstromen te verwarmen.

De grootte van het chalcogene materiaal, dat meestal uit een legering van germanium, antimoon en tellurium bestaat, is cruciaal voor een correct 'smelt- en stolprofiel' van het materiaal. Dat maakt de productie van het geheugen lastig: met name de verhouding tussen de hoogte en de doorsnede van het germanium-antimoon-tellurium-materiaal is kritisch. Met het fysiek aanbrengen van een GST-damp, een techniek die als pvd bekend staat, is het niet mogelijk de juiste verhouding te bereiken. Door het materiaal echter chemisch op te dampen middels cvd zijn de bedrijven erin geslaagd cylinders met een diameter van 40nm en een hoogte van 200nm te produceren. Door de verhouding tussen diameter en hoogte te optimaliseren, zou de hoeveelheid materiaal beperkt kunnen worden, waardoor de geheugencellen energiezuiniger zouden functioneren. Samen met Atmi heeft Ovonyx een methode ontwikkeld om GST middels cvd aan te brengen. Het chemisch opdampen vergde echter wel een specifiek uitgangsmateriaal om de gewenste eigenschappen op te leveren. Ovonyx specialiseert zich in de productie van het geheugen, terwijl Atmi dat uitgangsmateriaal aanleverde.

De bedrijven denken dat de techniek schaalbaar is tot beneden de 40nm; zelfs geheugencellen van ongeveer 10nm doorsnee zouden haalbaar moeten zijn. Ook zouden geheugencellen die uit het nieuwe materiaal zijn opgebouwd, nauwelijks te lijden hebben onder een herhaaldelijke toestandsverandering van kristallijn naar amorf en vice versa: de onderzoekers melden dat hun phase change-geheugen meer dan een miljoen schrijf- en wiscycli kon doorstaan. Ter vergelijking: traditioneel flashgeheugen wordt gegarandeerd voor ongeveer honderdduizend cycli.

Reacties (11)

[hollandismad]

Het is goed om te zien dat phase change eindelijk klaar lijkt te zijn om aan z'n opmars te beginnen. Flash zal de SSD-markt ondertussen even lekker klaarstomen zodat phase change het stokje over een paar jaar over kan nemen.

[YopY]

Hoe eerder, hoe beter zou ik zeggen - tenminste, als deze techniek goedkoper of vergelijkbaar geproduceerd kan worden dan flashgeheugen, anders zal flash over een paar jaar nog teveel kunnen concurreren.

[Verwijderd]

De prijs van flashgeheugen wordt voornamelijk bepaald door die van het silicium. Hoe meer bits per oppervlak hoe beter dus. En aangezien men goede hoop heeft dat deze nieuwe techniek met de huidige technologie tot 10 nm te schalen valt zou dat wel eens een zeer hoge densiteit kunnen opleveren. Dat vertaalt zich dus naar een lagere prijs per gigabyte.

[Verwijderd]

De prijs van flashgeheugen wordt voornamelijk bepaald door die van het silicium

Dat lijkt me niet.
In flashschips van 100 euro zit waarschijnlijk voor een paar cent/duppies aan monocristallijn siliicium.

[Verwijderd]

Ik bedoelde natuurlijk het ganse procedé. De nieuwe CVD-techniek is wellicht duurder dan PVD maar dat wordt ruimschoots gecompenseerd doordat de kleinere cellen tot een hogere densiteit leiden waardoor je meer chips (van een bepaalde capaciteit) uit je silicium haalt.

[Verwijderd]

Flashchips van 100 Euro? Waar zijn die te vinden? Een complete microSD van 16GB kost op internet iets van 70 euro, de inkoopprijs van de chips zelf moet dan nog een stuk lager zijn.

[kalizec]

De prijs voor flashgeheugen kent drie hoofdfactoren.

De ontwerpkosten van de chips.
De ontwikkelkosten van het procedé. (Hoe met 193nm apparatuur, 32nm transistors maken etc).
De aanschafkosten van de apparatuur. (Wafersteppers, etc).

Punten 2 en 3 kunnen uitbesteed worden, maar kosten dan nog steeds veel geld.

[Neglacio]

Ik zie dat er steeds meer en meer onderzoek naar geheugentypes gedaan wordt, zowel in nieuwe types (Flash) als in nieuwe toepassingen (zie de SSD-hype).
Hopelijk is het a bright future!

_{EDIT: Tekst een beetje veranderd zodat ik niet als een idioot overkom xD}

[Reactie gewijzigd door Neglacio op 24 juli 2024 16:50]

[Molybdenum]

dit is geen flash, maar phase change geheugen.

[smartsys]

En dus ook een solid state geheugen.
Solid state wil niets anders zeggen dan dat er geen externe invloeden nodig zijn om de status van een geheugen te handhaven.

[Trycho]

Als de phase change afhankelijk is van temperatuursverandering, is een middagje achter glas in de auto onder de zomerzon dan voldoende om uw data te frituren?