Innovationen bei nichtflüchtigem Arbeitsspeicher mit niedriger Latenz auf der Grundlage bahnbrechender Materialien und Forschung
Für den Arbeitsspeicher, auf den die CPU zugreift, werden heutzutage zwei Technologien verwendet: SRAM und DRAM. Beide sind flüchtig, das heißt, die gespeicherten Daten gehen verloren, wenn es zu einem Stromausfall kommt oder der Strom abgeschaltet wird. Daher wird ein neuer nichtflüchtiger Arbeitsspeichertyp (Persistent Memory oder Storage Class Memory/SCM) entwickelt und getestet, bei dem die Daten nicht bei Unterbrechung der Stromzufuhr verloren gehen.
Die NVM-Gruppe innerhalb der Forschungsabteilung von Western Digital ist mit der Evaluierung aller in Betracht kommenden NVM-Speicherzellendesigns befasst.
Speicherzellen müssen Daten nicht nur erfassen, sondern auch für einen Zeitraum speichern, der wirtschaftliche Nutzung sinnvoll macht. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Zelle muss der angestrebten Latenz für SCM entsprechen, ihre Lebensdauer den Anforderungen für SCM. Die Speicherzelle muss mit den derzeit gängigen Verarbeitungsanlagen für Silizium herstellbar sein. Die Technologie muss sich auf immer kleinere Knoten skalieren lassen, um auf dem Markt für Datenspeicherprodukte wettbewerbsfähig zu sein.
Um diese Ziele zu erreichen, untersucht das NVM-Team neue und hoch interessante Materialien, entwirft Speicherzellen, testet diese anschließend und stimmt die Speicherzellen auf die Zielspezifikationen für SCM NVM ab.
Vielversprechende Speicherzellentechnologien müssen im Hinblick z. B. auf Materialien und Fertigungsprozesse optimiert werden, denn kein Design erfüllt auf Anhieb alle Spezifikationen. Um festzustellen, inwieweit die Technologie skalierbar ist, muss darüber hinaus geprüft werden, wie sich die Zelleneigenschaften mit abnehmender Zellengröße ändern.
Nachdem das NVM-Forschungsteam ein geeignetes Speicherzellendesign erarbeitet hat, wird in Zusammenarbeit mit anderen Abteilungen bei Western Digital ermittelt, welche Schritte nötig sind, um ein marktfähiges Produkt daraus zu entwickeln. Hierbei umfasst das Spektrum unterschiedlichste Maßnahmen von der Integration des neuen Zelldesigns in Betriebssysteme bis hin zum Bau von Fertigungsanlagen für die neue Technologie.
Um ihre Ziele zu erreichen, hat die Forschungsabteilung das Nanoscale Labor eingerichtet – eine in der Datenspeicherindustrie einzigartige Einrichtung.
Das Labor verfügt über Anlagen und Einrichtungen in den Bereichen Dünnschichttechnik, Mehrfachstrukturierung, Charakterisierung und Modellierung, um neue Materialien für Nanoscale-Geräte herzustellen, zu studieren und zu entwickeln.
Diese Materialien werden mit anderen Materialien verbunden und beschichtet. Produktion und Test der Nanoscale-Geräte finden im selben Labor statt. Tests mit einer weiteren Reihe von Tools zur Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften schließen den Zyklus von Materialentwicklung, Geräteentwicklung, Fertigung und Test ab.