Nantero NRAM : Fujitsu führt Nanoröhren-Speicher zum Produkt

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Nantero NRAM: Fujitsu führt Nanoröhren-Speicher zum Produkt
Bild: Nantero

Mit NRAM gibt es eine weitere Speichertechnik, die die Lücke zwischen NAND-Flash und DRAM schließen soll. Genau wie 3D XPoint soll der von Nantero entwickelte Nano-RAM eine weitaus höhere Leistung als Flash und gegenüber DRAM den Vorteil des Datenerhalts ohne Stromzufuhr bieten. Fujitsu hat die NRAM-Technik lizenziert.

Nano-RAM von Nantero

Mit „non-volatile random access memory“ oder kurz NRAM gibt es eine weitere Technik für das Segment Storage Class Memory. Der Speicher wird auch als Nano-RAM bezeichnet, da er auf Kohlenstoffnanoröhren, den sogenannten Carbon Nanotubes (CNT), basiert. Die Technik wird von der US-Firma Nantero entwickelt, die sich selbst als „Weltmarktführer bei Carbon Nanotubes Electronics“ bezeichnet.

Die Röhrchen werden als Gewebefilm auf einem Silizium-Substrat platziert. Bei Anlegen einer Spannung ändert sich die Ausrichtung der CNTs zueinander und damit der elektrische Widerstand. Bei hohem Widerstand wird eine 0 gespeichert, bei niedrigem Widerstand eine 1. Die Ausrichtung bleibt auch ohne Stromzufuhr erhalten, womit der Speicher als nicht-flüchtig (non-volatile) zu bezeichnen ist.

Kohlenstoffnanoröhre
Kohlenstoffnanoröhre (Bild: Nantero)
NRAM-Speicherzelle
NRAM-Speicherzelle (Bild: Nantero)

Mit CNTs, die im Durchmesser nur ein 50.000stel eines menschlichen Haares messen, lassen sich winzige Strukturen herstellen. Das Material ist zudem äußerst robust und bietet eine bessere elektrische und thermische Leitfähigkeit als andere Materialien. Laut Nantero können Chips im herkömmlichen CMOS-Verfahren hergestellt werden, neue Anlagen seien nicht erforderlich. Zudem sollen die Strukturen nahezu beliebig verkleinerbar sein, Strukturbreiten von unter 5 nm seien zukünftig denkbar. Durch die „simple Struktur“ würden die Kosten niedrig ausfallen, es würden nur wenige Fertigungsschritte bei lediglich einer Maskenebene (mask layer) benötigt.

So schnell wie DRAM, hundertfach schneller als Flash

Beim Lesen und Schreiben von Daten soll der NRAM so schnell wie DRAM sein, aber NAND-Flash hundertfach übertreffen. Zudem sollen Haltbarkeit und Zuverlässigkeit weitaus höher als bei NAND-Flash ausfallen. Die zum Speichern eines Bits nötige Energie sei darüber hinaus 160 mal niedriger als bei Flash. Solche Angaben sind aber immer mit Vorsicht zu genießen.

Vorzüge von NRAM laut Entwickler
Vorzüge von NRAM laut Entwickler (Bild: Nantero)

Mit Fujitsu zum Produkt

Seit vielen Jahren forscht Nantero an der NRAM-Technik und hatte den Produktionsstart ursprünglich für 2006 angekündigt. Doch erst jetzt mit dem neuen Partner Fujitsu soll NRAM in Serie gehen. Fujitsu hat sich mit Nantero auf ein Lizenzabkommen für die Herstellung eines Produkts auf Basis von NRAM geeinigt. Der Speicher soll in einem 55-nm-Prozess hergestellt werden und 2018 auf den Markt kommen.

NRAM-Chip
NRAM-Chip (Bild: Nantero)

Laut heise online handelt es sich zunächst um Chips mit nur 256 Megabit (32 Megabyte) Kapazität, die in ein SoC integriert werden sollen. Die gleiche Kapazität bietet auch der Spin-Torque-MRAM (PDF) von Everspin, der ebenfalls zu den neuen Speichertechniken zählt und seit kurzem in ersten Produkten eingesetzt wird.

Welche Technik setzt sich durch?

Bei der Vielfalt der neuen Speichertechnologien zählt letztlich, welche wirklich wirtschaftlich zu produzieren sind und sich am Markt durchsetzen können. Samsung hat mit der Z-SSD einen weiteren Kandidaten ins Spiel gebracht, der zwar grundlegend auf Flash-Speicher basiere, jedoch eine weitaus höhere Leistung erreichen soll und als Konkurrent für Intels Optane-SSDs mit 3D XPoint gehandelt wird.