Forskare på Intel och Numonyx påstår sig ha utvecklat en fasväxlande minnesarkitektur som gör det möjligt att stapla flera minnesmatriser på varandra. Ett första testchip på 64 Mbit har tagits fram. Genombrottet innebär att den fasväxlande tekniken på sikt kan komma att ersätta flera av dagens minnesarkitekturer, hävdar företagen.
– I början på 2000-talet insåg vi att det kommer att bli svårare att skala flashminnen, så redan då började vi utveckla alternativa minnesarkitekturer. Vi har studerat en mängd olika arkitekturer däribland fasväxlande, säger Al Fazio, ansvarig för minnesutveckling på Intel. Forskningen som siktar på att stapla flera lager fasväxlande minnesmatriser på CMOS startade redan för sex år sedan. Och nu är alltså det första riktigt stora genombrottet nått.
– För första gången kan vi demonstrera ett testchips på 64 Mbit. Det är byggt i ett lager, men har potential för att stapla flera minneslager, säger Greg Atwood, utvecklingsansvarig på Nymonyx.
Han menar att arkitekturen i princip tillåter stapling av hur många minneslager som helst. Å andra sidan kräver varje ytterligare lager ett extra processteg samtidigt som yielden går ner.
– Vi tror att fyra lager, kanske något fler, kan vara kostnadseffektivt på sikt, säger Greg Atwood.
Minnescellen är uppbyggd så att ord- och bitlinorna korsar varandra i punkter, så kallad cross-point-arkitektur. Den är mycket skalbar, har låg fördröjning och hög bandbredd.
– Det är den enklaste form av arkitektur man kan göra och den kombinerar det bästa av dagens minnesarkitekturer. Vi kan ändra enstaka bitar i minnet. I NAND och NOR fungerar inte det, där måste man ändra block av data, säger Al Fazio.
Han förklarar att minnescellen består av en del som lagrar informationen (storage) och en omställare (selector). Till skillnad från traditionella minnesarkitekturer används samma typ av tunnfilmsmaterial i båda delar. En markant skillnad mellan de två är dock att fasväxling mellan kristallint och amorft tillstånd enbart sker i lagringsdelen. Omställaren beter sig mer som en diod, vid hög ström är den av och vid låg ström på.
– Då omställare och lagringsdel är i samma klass av material har vi inga problem med strömkraven. Strömmen är dessutom proportionell mot minnescellens area, vilket betyder att strömförbrukningen kommer att minska för varje ny processgeometri, säger Greg Atwood.
Tanken är att den fasväxlande arkitekturen ska bli ett billigt och skalbart minnesalternativ i framtida beräkningsintensiva plattformar. Det talas om ett brett användningsområde då arkitekturen både kan komma att ersätta flashminnen och DRAM i ett stort antal tillämpningar, exempelvis som hårddiskar (SSD) och inom telekom.
Någon gräns för hur hög densitet man kan nå på sikt är inte kommunicerad, men rent teoretiskt går det att nå klart bättre densitet per ytenhet än dagens NAND-minnen som ju inte är staplingsbara.
– Vi har inte alla svar än. I vårt forskningsarbete har vi utvecklat det första byggblocket i form av ett lager. Samtidigt ska man komma ihåg att det första lagret alltid är det tuffaste att skapa, säger Greg Atwood.
Ännu dröjer det minst tre-fyra år innan det är dags för kommersialisering.
– Det kan tyckas vara lång tid, men en cykel på tio år för att ta en helt ny minnesarkitektur till produkt är faktiskt ganska aggressivt. Nya minnesarkitekturer som slår igenom brett är väldigt ovanligt, konstaterar Al Fazio.