(Foto: Thomas Schlund)

Phase-Change Memory

Gjennombrudd kan gjøre lynraskt flashminne-alternativ langt billigere

Start smartmobilen på få sekunder.

Dagens flashminne lever på lånt tid. En rekke aktører forsøker å utvikle alternative, ikke-flyktige lagringsteknologier som ikke bare er betydelig raskere enn flashminne, men som også har flere andre fordelaktige egenskaper, inkludert høyere bestandighet.

Blant disse aktørene er IBM, som satser på faseskiftminne (PCM – Phase-Change Memory). Nå har selskapet oppnådd et gjennombrudd som kan gjøre teknologien betydelig billigere å produsere.

Gjennombrudd

Tidligere har det blitt demonstrert pålitelig lagring av én bit med data per celle i PCM. Nå har IBMs forskere greid å øke denne datamengden til å lagre tre bit per celle (TLC – Tripple-Level-Cell).

–  Det å nå 3 bits per celle er en betydelig milepæl fordi prisen på PCM ved denne lagringstettheten vil bli være betydelig lavere enn DRAM og nærmere flash, sier Haris Pozidis, som er forskningsleder for ikke-flyktig minne ved IBM Reseach – Zurich, i en pressemelding.

Enheten som forskerne demonstrerte, er en matrise med 64 000 celler som fungerte også under temperaturer på opptil 80 °C og etter 1 millioner «utholdenhetssykluser».

Når PCM før eller senere kommer på markedet, vil prisen i alle fall fra starten av sannsynligvis være betydelig høyere enn for flashminne. IBM ser derfor for seg hybride løsninger som kombinerer PCM med flashminne, for eksempel ved å bruke PCM som cacheminne/mellomlager for flashminne.

Fra mobiler til servere

PCM-teknologien har en rekke fordelaktige egenskaper, sammenlignet med teknologier som er i bruk. Blant annet skal lese- og skrivehastighetene være rundt 100 ganger høyere enn for flashminne. Men heller ikke PCM er best på alt.
 

Det vil også kunne brukes som lagringsplass for data og programvare hvor hastigheten spiller ekstra stor rolle. IBM nevner blant annet at operativsystemet til en mobiltelefon vil kunne laste på noen få sekunder fra PCM.

Et annet potensielt bruksområde er for lagring av databaser. Dette vil riktignok ikke være like raskt som å lagre hele databaser i DRAM, men trolig betydelig billigere og samtidig mye raskere enn lagring på SSD-er.

PCM er basert på at visse materialer skifter mellom to ulike, faste tilstander når materialet utsettes for ulike strøm- og spenningsstyrker, slik at materialet varmes opp. I den ene tilstanden, krystallinsk, er materialet ordnet i strukturer og har lav elektrisk motstand. I den andre, amorfe tilstanden har materialet ingen definert struktur på molekylnivå. Da er den elektriske motstanden mye høyere.

Avlesning av dataene skjer ved benytte lav spenning. De samme egenskapene utnyttes for øvrig i forbindelse med overskrivbare optiske medier som BD-RW og DVD-RW.

Men ifølge IBM kan dataene i PCM-cellene overskrives minst 10 millioner ganger uten at cellene skades.

Selskapet oppgir at PCM vil bli kommersielt tilgjengelig i år, men dette gjelder varianten med én bit per celle.

Konkurrerende teknologier

Selv om PCM virker lovende, er det langt fra sikkert at det er denne teknologien som blir den reelle arvtakeren til flashminne. En rekke utfordrere er også under utvikling.

Intel og Micron samarbeider som teknologien 3D Xpoint, som også er ventet å komme på markedet i år. Mye gjenstår å bli å bli offentliggjort om denne teknologien. Men det er i alle fall kjent at den tar i bruk en tredimensjonal sjakkbrettstruktur som gjør det mulig å aksessere minnecellene individuelt.

HP etablerte i fjor et samarbeid med Sandisk hvor selskapene tar utgangspunkt i teknologier som memristorer og ReRAM.

Men også teknologier som RRAM, MRAM og FeTRAM er potensielle alternativer til flashminne.

Til toppen