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Micron schickt Phase Change Memory in die Massenproduktion

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micronBereits seit einigen Jahren wird am sogenannten Phase Change Memory (PCM) gearbeitet - einem Speichertyp der die klassischen Flash- und RAM-Speicher sozusagen vereint und die Vorteile beider Technologien zusammenführt. Micron hat vor ein paar Jahren das Unternehmen Numonyx aufgekauft, dass sich auf die Entwicklung dieses Speichertyps spezialisierte. Der Weg für Micron war damit klar, man wollte PCM in die Massenproduktion bringen. Wie man nun per Pressemitteilung mitteilt, scheint dies gelungen zu sein, denn ab sofort beginnt man mit der Massenproduktion von 45-nm-PCM in 512 Megabit und 1 Gigabit LPDDR2 "Multichip Packages". Durch den geringen Stromverbrauch, soll sich PCM besonders zum Einsatz in mobilen Geräten eignen.

Micron PCM
512 Megabit PCM LPDDR2 MCP

Die Speicherung von Daten erfolgt über ein Material, dass sich entweder in einem kristallinen oder amorphen Zustand befindet. Diese Zustände repräsentieren sozusagen das Low- und High-Level aus der Flash-Technologie. Über einen elektrischen Stromfluss, der mehrere hundert Mikroampere stark ist und etwa 50 Nanosekunden andauert, wird das Chalcogenide genannte Material zunächst in den amorphen Zustand überführt. In diesem kann es durch eine schnelle Abkühlung verbleiben und kristallisiert nicht erneut aus. Dieser Zustand zeichnet sich beim Lesen der Daten durch einen hohen elektrische Widerstand aus. Wird jedoch eine bestimmte Spannung überschritte, wird das Material wieder gut leitend. Diese Eigenschaft nennt sich "Dynamic on State".

Soll das Chalcogenide wieder in den kristallinen Zustand überführt werden, wird ein kleiner Strom (20 bis wenige hundert Mikroampere) über einen längeren Zeitraum (100 Nanosekunden) angelegt. Das amorphe Material wird über seine Kristallisationstemperatur gebracht, Kondensationskeime bilden sich aus und das Material wird wieder kristallin. Auch hier reicht wieder ein kleiner Stromfluss um den elektrischen Widerstand zu bemessen und somit den Zustand auszulesen.

Ein kleiner Stromfluss erlaubt also das Auslesen des jeweiligen Zustands. Dies und der geringe Strom beim Schreiben der Daten sind die größten Vorteile von PCM gegenüber den klassischen Flash-Technologie.

Micron PCM
PCM LPDDR2 MCP

Derzeit arbeitet Micron verstärkt mit Intel zusammen und will erste Produkte auf Basis von PCM gemeinsam mit dem Chipgiganten entwickeln. Konkrete Produktankündigungen mit PCM hat Micron bislang aber noch nicht vorzuweisen.

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Kommentare (7)

#1
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Registriert seit: 27.10.2011

Oberbootsmann
Beiträge: 816
Und wie steht es um die Geschwindigkeit? Zukunftsausblick? (Wird dieses PCM möglicherweise sowohl klassischen RAM-Speicher UND Flash-Speicher aus SSDs ersetzen?)
#2
Registriert seit: 01.12.2005

Bootsmann
Beiträge: 632
Für größere Sachen wird es wahrscheinlich zu teuer. Das ganze ist halt erstmal noch für sehr simple Geräte, wo der Verbrauch wichtig ist. Die Chips sind momentan 128 MB + 64 MB LPDDR2 kombiniert. Geschwindigkeit von Phase Change Memory ist zu gering um als Ram zu dienen.

Phase Change Memory ist daher auch kein "Speichertyp der die klassischen Flash- und RAM-Speicher sozusagen vereint", Micron hat halt einfach in einem Chip beides kombiniert mehr nicht.
#3
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[printed]-Redakteur
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Beiträge: 30719
Zitat Novastar;19182335
Und wie steht es um die Geschwindigkeit? Zukunftsausblick? (Wird dieses PCM möglicherweise sowohl klassischen RAM-Speicher UND Flash-Speicher aus SSDs ersetzen?)


Erst einmal wird sich der Einsatz von PCM wohl auf den Arbeitsspeicher z.B. in Smartphones beschränken. Was die Geschwindigkeit betrifft: Phase Change Memory - das bessere SSD?

Zitat
Große Datenmengen können mit bis zu 1,1 GB/s gelesen und mit 371 MB/s geschrieben werden. Kleinere Dateien, z.b. solche mit nur 512 Byte, werden mit 327 MB/s gelesen und mit 91 MB/s geschrieben. Diese Werte erreicht eine SSD auf Flash-Basis nicht, auch wenn hier in den vergangenen Monaten große Sprünge gemacht wurden.
#4
Registriert seit: 01.12.2005

Bootsmann
Beiträge: 632
Zitat Don;19182431
Erst einmal wird sich der Einsatz von PCM wohl auf den Arbeitsspeicher z.B. in Smartphones beschränken. Was die Geschwindigkeit betrifft:[...] bis zu [...] 91 MB/s geschrieben [werden]


Das reicht nicht annähernd um Arbeitsspeicher in halbwegs ernstzunehmenden Geräten zu ersetzen. LPDDR2 DRAM liegt bei mehreren GB/s und es gibt einzelne 4 Gbit chips. Daher ist in den Chips von Micron auch auch klassisches DRAM eingebaut:
Zitat
Paired with LPDDR2 in a single multichip or package-on-package (PoP) with a shared LPDDR2 interface

und PCM wird als Flashersatz genutzt.
#5
Registriert seit: 14.07.2008

Oberstabsgefreiter
Beiträge: 405
Hat hier jemand vielleicht Einsicht, wie das ganze funktioniert.

Der Wikipediaartikel, der hier offensichtlich als Quelle dient, lässt bei mir einige Fragen offen.

Hat das Material in seinem kristallinen Zustand etwas mit der Datenspeicherung zu tun oder ist es lediglich ein Zwischenzustand um vom niederohmigen amorphen Zustand wieder den hochohmigen amorphen Zustand zu gelangen?

Der hochohmige amorphe Zustand lässt sich durch ein genügend hohes Potential in einen niederohmigen umwandeln.
Um gekehrt geht das nicht, aber dadurch, dass der neue Zustand leitend ist, kann man das Material durch hohen Stromfluss (ausreichend hohes Potential) erwärmen und damit auskristallisieren.
Das kristalline Material muss dann wieder in amorphes Material umgewandelt werde in dem es ebenfalls erwärmt wird aber rasch abgekühlt wird.
Ist meine Vorstellung korrekt, dass der kristalline Zustand nur dazu dient den Kreis zu schließen?

Die Begriffe RESET und SET State sagen mir nix.

Die Nichtlinearität von der im Wiki-artikel die Rede ist soll den Strompuls ermöglichen, der es ermöglicht das Material aufzuheizen um von kristallin zu amorph zu gelangen.
Meine Vorstellung ist aber, dass ein genügend hohes Potential wie eine Durchbruchspannung wirkt und das Material plötzlich leitend wird und so bleibt.
Die Zustände Null und Eins also beides mal im amorphen Material "gespeichert" sind.

Phase-Change-Random-Access-Memory
#6
Registriert seit: 01.12.2005

Bootsmann
Beiträge: 632
Reset und Set States sind einfach logische Einsen bzw Nullen. Es gibt bei dem Material keinen niederohmigen amorphen Zustand, das ist der kristalline Zustand. Die Nichtlinearität wird genutzt, um genügend Strom zur ausreichenden Erhitzung durch das hochohmige Material zu kriegen - ohne die Nichtlinearität bräuchte man höhere Spannungen. Die Spannungen zum Auslesen sind recht klein um den Stromfluss beim Auslesen zu verringern.

So versteh ich das ganze, kenne mich zwar mit DRAMs und herkömmlichen Flash Speicher von der technischen Seite her gut aus, aber hab mir mein Wissen über PCM nur angelesen. Also keine Gewähr.
#7
Registriert seit: 14.07.2008

Oberstabsgefreiter
Beiträge: 405
@Namenlos
Hab jetzt mal ein wenig Primärliteratur dazu gelesen.
Also es ist so wie du schreibst und wie es auch in der Wiki steht mit SET und RESET state.

Irritiert haben mich eben die zwei Sätze
Zitat
Übersteigt die angelegte Spannung jedoch eine Schwellspannung, so wird das Material wieder gut leitend

gefolgt von
Zitat
Der Wechsel zurück in den kristallinen gesetzten Zustand



Das hat bei mir den Eindruck hinterlassen, dass sich der erste Satz nicht auf die Umwandlung amorph zu kristallin bezieht.
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