Mangedobler levetiden til flashminne

Japanske forskere har funnet opp en minnecelle som er svært løfterike egenskaper.

Et av problemene med dagens flashminne, er at hver minnecelle bare kan overskrives et antall ganger før minnecellen blir defekt. Tall som ofte nevnes er ligger gjerne mellom 10.000 og 10 millioner for NAND-basert flashminne. Dette har særlig betydning dersom flashminnet benyttes som en erstatter til en harddisk. På harddisker i PC-er og andre datamaskiner kan man risikere at enkelte filer blir overskrevet flere ganger i sekundet. Det ville gitt minnecellene en levetid på noen timer, noe som selvfølgelig er helt ubrukelig.

Derfor har man tatt i bruk ulike algoritmer for å fordele belastningen på flashminnet, slik at slitasjen på cellene skjer jevnt over.

Denne uken kunngjorde Samsung og Sun at selskapene har samarbeidet om å utvikle en type SLC (Single-level Cell) NAND-minne for servere som skal tåle fem ganger så mange overskrivninger som vanlig SLC-minne.

Dette er likevel lite i forhold til det forskere ved japanske National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) har utviklet.

Forskerne har demonstrert bruken av en type transistorer (FeFETs - Ferroelectric gate field-effect transistors) som minneceller gir NAND-flashminne dramatiske forbedringer.

De nye minnecellene skal kunne programmeres og slettes så mye som 100 millioner ganger, kanskje mer. Dette gjøres ved hjelp av en spenning som er lavere enn 6 volt, mens konvensjonelle NAND-baserte flashminneceller krever omtrent 20 volts programmeringsspenning, ifølge AIST. Dette kan bety lavere strømforbruk ved lagring av data.

Optisk mikroskopisk bilde av FeFET for Fe-NAND flashminne. Portlengden og bredden er henholdsvis 3 og 50 µm.
Optisk mikroskopisk bilde av FeFET for Fe-NAND flashminne. Portlengden og bredden er henholdsvis 3 og 50 µm.

En annen fordel med de FeFET-baserte minnecellene er at de etter alt å dømme kan produseres med teknologier for både 20 og 10 nanometer. Konvensjonelt NAND-basert flashminne kan ifølge AIST ikke lages med mindre prosesser enn 30 nanometer, på grunn av kapasitiv koblingsstøy.

Antatt minnecelle-matrise av Fe-NAND flashminne.
Antatt minnecelle-matrise av Fe-NAND flashminne.

AIST har jobbet med utviklingen av FeFET, en transistor som også kan brukes som minneenhet. FeFETs arbeidsprinsipp først ble publisert i 1963, men den korte hukommelsestiden var et problem som måtte løses. Det greide AIST i 2002 ved å bruke en Pt/SrBi2Ta2O9/Hf-Al-O/Si-basert portstruktur. Nå skal minnet kunne huske dataene i opptil ti år før det må friskes opp. I 2004 demonstrerte instituttet at FeFET kan krympes etter en skaleringsregel ved å ta i bruk en selvjusterende portteknikk.

For å kunne bli en aktuell lagringsteknologi, må de FeFET-baserte minnecellene kunne masseproduseres til lave kostnader. Dette området berøres ikke i presentasjonen fra AIST.

Til toppen