Neuer Transistor

Forscher vereinen Vorteile von Flash und DRAM

Wissenschaftler der North Carolina University in Raleigh haben einen Transistor entwickelt, der sowohl schnell schalten als auch seine Inhalte ohne Stromzufuhr speichern kann. Sie verwenden dafür zwei schaltende Gates, wodurch sich die positiven Eigenschaften bisheriger Speicher kombinieren lassen sollen.

Artikel veröffentlicht am 21. Januar 2011, 12:14 Uhr, Nico Ernst

Was die NCSU jetzt wie viele zuvor als "mögliche Revolution für Computerspeicher" ankündigt, entspricht in der Tat der Quadratur des Kreises: ein Transistor, der sowohl schnell schaltet als auch seine Ladung speichern kann. Bisher sind das Gegensätze, die sich kaum vereinen lassen. Flüchtige Speicher wie DRAM sind schnell, brauchen aber ständig Strom. Nichtflüchtige Speicher wie Flash sind beim Lesen und vor allem beim Schreiben um Größenordnungen langsamer, können ihre Inhalte aber auch ohne Energie jahrelang speichern.

• 

Neuer Transistor mit drei Gates

Die Forscher schlagen nun vor, das Prinzip des Feldeffekttransistors mit insgesamt drei Gates zu erweitern: Ein "Control Gate" soll zwei darunter liegende steuern. Eines von diesen kann schnell schalten, das andere lässt sich dauerhaft beschreiben. Die Informationen der beiden Speicher lassen sich untereinander kopieren. Sofern sich die Konstruktion günstig in Serie fertigen lässt, wären damit die Vorteile von Flash und DRAM vereint.

Nicht nur die Aufhebung der räumlichen Trennung der beiden Speicherarten - was durch Controller und Chipsätze viel Raum beansprucht - wollen die Wissenschaftler damit erreichen. Ein Computer mit dem "double floating-gate FET" soll auch neue Funktionen beherrschen. Bei einem Server, so die NCSU, könne auch ein Teil des Hauptspeichers bei geringer Last abgeschaltet werden: Die Informationen dieses Speicherteils werden in die nichtflüchtigen Zellen kopiert.

Ebenso sollen Rechner schneller starten können, indem der gesamte Speicherinhalt in die Flash-äquivalenten Zellen kopiert wird. Das entspräche dem schon heute üblichen Suspend-to-Disc (ACPI S4), was moderne PCs und Betriebssysteme beherrschen. Unter Windows 7 heißt diese Funktion "Ruhezustand".

Der neue Feldeffekttransistor ist nur einer der Ansätze, den Forschung und Industrie schon seit Jahren verfolgen, um Flash und DRAM zu vereinen - serienreif ist bis auf das nur selten eingesetzte PRAM noch nichts davon geworden. Neben dieser, vor allem von Samsung vorangetriebenen Technik, forscht IBM an Racetrack-Memory und HP am Memristor.

Ihre Überlegungen wollen die Forscher der NCSU am 10. Februar 2011 in der Fachpublikation "Computer" des IEEE-Gremiums veröffentlichen.