Nachfolger für Flash-Speicher gesucht

Der Flash-Speicher, wie er etwa in Digicams eingesetzt wird, droht an die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit zu gelangen.

Wie die Industrie warnt, könnten ab etwa 2005 die Schaltkreise nicht mehr verkleinert werden. Die Nachfrage nach Flash-Speicher steigt aber gleichzeitig um rund 50 Prozent jährlich.

Der Markt ist groß: Nicht nur Digicams, auch Handys, Handhelds und andere Geräte benötigen eine Technologie, die den Speicherzustand auch nach Entfernen der Stromversorgung hält. Gleichzeitig sollen aber keine beweglichen Teile wie etwa bei Festplatten vorhanden sein.

CompactFlash und Flash-Speicher
Der Flash-Speicher hat - für den Konsumenten ersichtlich - in Form der CompactFlash-Speicherkarte seinen Siegeszug vor allem in der Digicam-Welt angetreten. Weniger bekannt ist der Einsatz überall dort, wo Daten über Jahre hinweg stabil gespeichert werden müssen.

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Siliziumdioxid als Elektronenkerker

Flash-Speicher ist eigentlich ein Paradaxon. Als elektrischer Speicher würde er eigentlich ständig Stromzufuhr benötigen.

Der Trick liegt daran, dass die Elektronen in einer Schicht von Siliziumdioxid gefangen sind und deswegen nicht entweichen können. Abhängig von der Ladung im Inneren wird eine Speicherzelle als "0" oder "1" interpretiert.

Das Elektronengefängnis funktioniert so gut, dass Daten mehr als zehn Jahre gespeichert werden können. Das Problem liegt nun darin, dass die Siliziumdioxidschicht nicht mehr wesentlich dünner gefertigt werden kann, da sonst die Elektronen freigesetzt werden und somit Datenfehler passieren können. Derzeit ist die Schicht nur neun milliardstel Millimeter dick, bei acht ist eigentlich Schluss.

Doch die Industrie hat sich noch nicht auf einen Flash-Nachfolger einigen können. Sechs Technolgien werden derzeit erforscht.

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Sechs Technologien zur Wahl

AMD will in einer Speicherzelle nicht nur ein, sondern gleich vier Bit speichern. Damit wäre die Speicherdichte versechzehnfacht.

AMD und Intel forschen separat auch an der PFRAM-Technologie [Polymer Ferroelectric RAM], auch als "Plastik"-Speicher bekannt. Dabei werden die Informationen nicht nur in einer Schicht, sondern dreidimensional aufgetragen. Damit würde nicht nur die Speicherdichte vervielfacht werden, auch die Kosten würden radikal sinken.

Intel propagiert auch die Verwendung von "Ovionics". Dabei werden die Daten ähnlich wie bei einer DVD gespeichert. Punktuelle Hitze schreibt entweder Nullen oder Einsen. Ein Problem ist die notwendige Temperatur von mehreren hundert Grad.

FeRAM, von Texas Instruments unter die Lupe genommen, ist eine energieeffiziente Technologie, die jedoch derzeit noch größenmäßig stark aufträgt. MRAM, gestützt von Motorola und IBM, könnte Daten theoretisch ewig speichern, ist aber ebenfalls noch eher klobig.

Motorola forscht unabhängig auch an so genannten Nanokristallen, die statt Siliziumdioxid Siliziumkristalle als Elektronenkerker verwenden. Wenn die Massenproduktion gelingt, würde die Chipgröße halbiert werden.