Nanotechnologie

Flash-Alternative mit mechanischem Schalter

Südkoreanische und britische Forscher schlagen eine neue Art vor, digitale Daten dauerhaft zu speichern. Sie kombinieren dabei Mikromechanik und Halbleiter, was schneller schalten und sparsamer sein soll.

Statt mit elektrischen Ladungen wie bei Flash-Speichern sollen Daten bald auch in Geräten von vergleichbarer Größe mittels Mechanik gespeichert werden. Das schlägt ein Team aus britischen und südkoreanischen Wissenschaftlern in einem offen einsehbaren Artikel von Nature Communications vor.

Die Forscher haben dazu einen Speicher mit Nanotechnologie konstruiert, der entfernt an ein Relais erinnert. Der Zustand der Speicherzelle wird aber nicht durch die Position des Schalters allein definiert. Vielmehr steuert der aus Metall gefertigte Hebel ein Floating Gate, das auf ein Nanoröhrchen aus Carbon wirkt. Source und Drain eines herkömmlichen Feldeffekttransistors werden durch dieses Röhrchen verbunden.

Der Hebel, wie der Schalter eines Relais, stellt elektrisch die Verbindung zwischen einer Elektrode und dem Floating Gate her. Das geschieht auf die gleiche Weise für das Beschreiben wie das Löschen des Speichers. Die Schaltgeschwindigkeit wird dabei vom Hebel, nicht der Elektronik definiert. Nach Angaben der Forscher soll sie etwa zehnmal höher als bei Flash-Bausteinen sein.

Auch die Leistungsaufnahme soll deutlich geringer als bei bisheriger Technik sein, weil der Hebel elektrostatisch gesteuert wird - ganz wie bei einer vorgespannten Feder. Eine kleine Spannung von rund 100 Millivolt muss also, wenn der Speicher beschrieben oder gelöscht werden soll, immer anliegen. Für diese Vorgänge selbst ist aber kaum noch Energie nötig. Ohne Strom bleiben die Inhalte, wie bei Flash-Speichern, erhalten.

Der halbmechanische Flash-Speicher ist nicht nur eine theoretische Überlegung. Die Wissenschaftler haben ihre Konstruktion bereits auf Siliziumwafern hergestellt. Das Konzept könnte sich also auch mit den Methoden der Halbleiterfertigung in Serie produzieren lassen. Wann das so weit sein könnte, darüber wagen die Forscher wie bei solchen Arbeiten üblich, noch keine Prognose.