Phase Change Memory wird dreidimensional

Mehrere Chips lassen sich stapeln

Der von Intel und ST Micro gegründete Speicherhersteller Numonyx feiert einen Durchbruch bei der Konstruktion von Phase Change Memory, das dereinst gleich DRAM und Flash ablösen soll. Die Bausteine lassen sich nun stapeln, was Kosten senken und Speicherdichte erhöhen soll.

Auf der Fachkonferenz IEDM, die ab dem 9. Dezember 2009 in Baltimore stattfindet, wollen Intel und Numonyx ihr "Phase Change Memory and Switch" (PCMS) erstmals vorstellen. Vorab stellten die beiden Unternehmen die neue Bauweise für Phasenwechselspeicher bereits in einer Telefonkonferenz vor.

PCMS-Testchip, oben der Switch-Layer

Bei PCMS werden mehrere Phase-Change-Chips gestapelt. Das klingt einfach, anders als bei rein aus Silizium gebauten Speichern wie Flash sind dabei jedoch einige Hürden zu überwinden, weil die einzelnen Dies oder Layer nicht einfach durchkontaktiert werden können. Vielmehr gilt es eine Matrix aus Zeilen und Spalten zu konstruieren, ähnlich einem DRAM.

Das hat Numonyx durch eine Folie erreicht, die wie eine Diode wirkt: Sie lässt Strom nur in einer Richtung durch, und dieser Effekt ist zudem noch schaltbar. Dieser "Ovonic Threshold Switch" isoliert die Schichten des Stacked-Memory und dient zugleich als Schalter für die Gitterstruktur. Die Zeilen und Spalten können so nicht mehr nur in der Horizontalen konstruiert werden, sondern auch vertikal.

Das Ziel ist es, ähnlich hohe Dichten an Speicherzellen zu erreichen, wie das schon mit Flash-Speichern der Fall ist. Im Gegensatz zu diesen inzwischen alltäglichen Speichern soll PCMS aber viel schneller arbeiten und so die Vorteile von DRAM mit seiner hohen Geschwindigkeit und Flash vereinen, das auch ohne Strom Daten festhält.

Wann das jedoch in der Serienfertigung möglich ist, ist noch nicht abzusehen. Laut Numonyx handelt es sich auch bei einem ersten Testchip mit PCMS um ein Forschungsprojekt. In spätestens zehn Jahren soll die Technik reif für den Massenmarkt sein. Der Testchip mit 64 Megabit Kapazität ist zudem - auch wenn es das Bild anderes andeutet - mit nur einer Lage an Speicherzellen hergestellt. Auf deren Oberseite befindet sich aber schon die Folie mit den Switches. Wie Intel-Fellow Al Fazio scherzte: "Der erste Layer ist immer der schwerste".