Univerzális memórián dolgozik a HP és a Hynix
A HP a dél-koreai Hynixot választotta ki, hogy legyen partner a memrisztor alapú memóriatechnológia kereskedelmi bevezetésében. A közös kutatás-fejlesztési erőfeszítés célja, hogy a kidolgozzák a memrisztor alapú memóriachipek tervezésének és gyártásának mikéntjét.
Nagyot akarnak dobni
A HP 2006-ban durálta neki magát, hogy bebizonyítsa a memrisztorok létezését, amelyet még 1971-ben vizionált meg a kaliforniai Berkeley Egyetem egy professzora, Leon Chua. A memrisztor egy olyan áramköri alapelem, amely változó ellenállást mutat az áram erőssége és iránya függvényében, ráadásul képes az adott ellenállási jellemzőket az elektromos áram megszűnését követően megőrizni, mivel az anyag vezetési tulajdonsága is megváltozott. Ez azt jelenti, hogy ez a típusú áramköri ellenállás emlékszik, milyen jelet kapott utoljára, vagyis memóriaként is használhat - töltést nem tárol el.
Az erőfeszítések 2008-ban eredményeztek áttörést az első működőképes memrisztor előállításával, amely titán-dioxidból épült fel. A HP memrisztor eszköze egy titán-dioxid filmből, és az azt közrefogó két elektródából épül fel. A memrisztor jelenség úgy alakul ki, hogy maga a film két rétegből áll, amelyből az egyikből kivonták az oxigén atomok egy részét, így a rétegben szabad helyek jönnek létre. Ettől a réteg jobb vezetővé válik, mint a másik. Amikor a két elektróda közt elektronok áramlanak keresztül a filmen, úgy a két réteg közt oxigén ionok cserélnek gazdát, amitől megváltozik a rétegek ellenállási jellemzője, az áram erősségének és irányának függvényében. Ez nem a kizárólagos módja a memrisztor jelenség elérésének, a lényeg, hogy az áram irányától és erősségétől változzanak meg az anyag elektromos jellemzői.
Mivel a HP nem memóriagyártó, és nem is rendelkezik félvezetőgyártással, ezért kutatásainak gyakorlatba ültetéséhez partnerre volt szüksége a memóriaiparból. A választás a Hynxra esett, mivel a koreai céget érdekelte leginkább a lehetőség, hogy elsőként lépjen piacra memrisztor alapú memóriával, az úgynevezett ReRAM-mal, amely a resistive random accessing memory rövidíése. A Hynix kutatás-fejlesztése így most azon dolgozik, hogy a HP memrisztor alapkuatási eredményeit felhasználva a meglévő félvezetőtechnológiára alapozva tömegtermelhető ReRAM chipeket állítson elő.
A cél az, hogy 2013-ra már elkészüljenek a termékekkel, ami azt jeleni, hogy nagyon bizakodóak a technológia ipari alkalmazhatóságával kapcsolatban. A HP számára a memrisztor korai alkalmazása jelentős versenyelőnnyel járhat a szerver és PC-piacon, míg a Hynix piacot vehetne el a Samsungtól és a Toshibától. A HP és a Hynix nem az egyetlen a területen, aki kutatásokat végzett, de alkalmazott ipari fejlesztésekről mások még nem számoltak be.
Miért jó a ReRAM? Hova lett a PRAM?
A nem felejtő ReRAM rendkívül jól miniatürizálható, mivel a méretek csökkenésével nem romlik, hanem erősödik a memrisztor működésének jelensége, és a kutatók várakozásai szerint villámgyors, alacsony fogyasztású működésre képes, amivel elsősorban flash memóriatechnológiát válthatja majd fel. A miniatürizálás itt nem csak azt jelenti, hogy alkalmas az akár néhány nanométeres csíkszélességű gyártástechnológiával történő alkalmazásra, hanem hogy kompaktabb áramköröket képes létrehozni, mint például a NAND flash, vagyis elméletileg olcsóbban lesz termelhető annál, miközben gyorsabb működésre képes.
Ez azonban csak a kisebb az ambíciók közül. Amennyiben valóban beváltja a hozzá fűzött reményeket, akkor a ReRAM ringbe szállhat, hogy univerzális memóriává lépjen elő, amikor a háttértár feladatának betöltése mellett (például memóriakártyán, SSD-ben) az operatív tár szerepét is átveheti, felválva a DRAM-ot. Ezzel lehetővé válna a számítógépek memória hierarchiájának teljes újragondolása, a jelenlegi RAM-HDD párost a PC-kben felválthatná egyetlen, egységes címzésű memóriaterület, amely akár több száz gigabájt kapacitással is rendelkezhet, és közvetlenül a processzorra csatlakozik több nagysebességű linken. A memrisztorokból ráadásul logikai áramkörök is kialakíthatóak, vagyis a memória és a processzor összeolvadhat, ami egyelőre be nem látható felhasználási módozatokat szül - önmagát manipuláló memória, nagy mennyiségű adatot tároló processzorok.
A flash felváltására és az univerzális memória szerepére ácsingózik a PRAM is, avagy az anyag állapotváltozására építő phase change memória is. A PRAM szintén szakít a hagyományos megközelítésekkel, amelyek mind töltés tárolására vagy dinamikus frissítésre építenek, helyette a hordozóanyag kristályszerkezetének átalakulásával változó vezetési tulajdonság jelenségére épít - egy bizonyos hőmérséklet felett kristályosodni kezd az anyag, amit kihűlést követően megőriz, a "törléshez" pedig ismét fel kell hevíteni, ezúttal olvadási pontig. Ilyen jellemzővel bírnak egyes germánum-antimon ötvözetek, amelyeket tipikusan a PRAM-prototípusoknál használnak a gyártók.
A PRAM technológiával hosszú ideje több chipgyártó óriásvállalat is foglalkozik, a mezőnyt az Intel és a Samsung Electronics vezeti. Utóbbi tavaly ősszel kezdte meg első PRAM-chipjeinek kereskedelmi forgalmazását. A 60 nanométeres csíkszélességen készülő chip 512 megabites, és a beágyazott területeket célozza meg, mint a mobiltelefonok, információs és értékesítési terminálok, ipari vezérlés, ahol felválthatja a NOR flash-DRAM párost, amivel kompaktabbá, olcsóbbá és alacsonyabb fogyasztásúvá teheti ezeket a platformokat - a PRAM chip a NOR-nál közel egy nagyságrenddel gyorsabban írható, a DRAM-nál pedig jóval kevesebbet fogyaszt. A Samsung szerint a PRAM jövőre már leválthatja a NOR flash-t. Az Intel és a Micron még csak prototípusokat szállítanak, és a további fejlesztésekre összpontosítanak, mint például a PRAM-cellák egymásra rétegezésével 3D-s struktúrák kialakítása, vagy a sebesség, fogyasztás további javítása.