16 Megabit: Rekord!

Physik Journal - Infineon und IBM haben den weltweit ersten 16 Megabit-MRAM-Speicher mit der derzeit höchsten Speicherdichte vorgestellt.

Den weltweit ersten 16 Megabit-MRAM mit der derzeit höchsten Speicherdichte haben jetzt Infineon und IBM vorgestellt. Die nichtflüchtigen MRAM-Speicher (Magnetoresistive Random Access Memory) nutzen im Unterschied zum klassischen Arbeitsspeicher die Magnetisierung eines Materials und nicht die elektrische Ladungen zur Speicherung der digitalen Daten. Bei Stromausfall könnten sich dadurch zukünftige MRAM-Rechner ihre letzten Einstellungen merken und wären ohne langwieriges Booten von der Festplatte direkt arbeitsbereit.

Zwar speichern Flash-Datenkarten in Digitalkameras und PDAs schon heute mehrere Gigabyte ohne permanente Stromzufuhr, doch MRAM-Chips lassen sich mit einer mehrere tausendmal größeren Geschwindigkeit beschreiben. Auch das Auslesen der Bits erfordert nur den Bruchteil der Zeit, die Flash-Karten benötigen. Der aktuelle Chip arbeitet mit Zugriffs- und Zykluszeiten von 30 bis 40 Nanosekunden. Für seine Herstellung nutzten die Forscher von IBM und Infineon einen Lithographie-Prozess, bei dem bis zu 180 Nanometer kleine Strukturen gebildet werden können. Wie in einem Sandwich werden dabei ferromagnetische, antiferromagnetische und Isolationsschichten zwischen zwei Elektroden eingeklemmt. Zum Beschreiben werden über einen kleinen Strompuls die magnetischen Spins der Elektronen je nach digitalem Wert ausgerichtet. Ausgelesen werden diese dauerhaft gespeicherten Bits über die Messung eines spin-abhängigen Tunnelstroms von der obersten Magnetschicht in die darunter liegende.

Mit geschickter Chip-Architektur gelang es nun den Forschern, die mit nur 1,4 Quadratmikrometern nach eigenen Angaben kleinste MRAM-Zelle überhaupt herzustellen. Der Rekordchip selbst setzt sich dabei aus 64 128-Kilobit-Blöcken zusammen, die jeweils über ein kompaktes, zusammenhängendes Verdrahtungsarray Bit für Bit kontrolliert werden. Zwei solcher 8-Mbit-Module bilden darauf die 16-Mbit-Einheit. Die Vermarktung von MRAM-Chips, die mit solchen Modulen langsam in den Leistungsbereich klassischer DRAM (dynamic RAM) und SRAM (static RAM) vorstoßen können, übernimmt das IBM-Infineon Joint-Venture Altis Semiconductor in Paris. So sinnvoll MRAM-Chips vor allem für mobile Geräte mit beschränkter Stromversorgung sind, so bleibt doch offen, wann MRAMs im Hinblick auf die Herstellungskosten und die Speicherkapazität mit DRAMs werden mithalten können.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, August/September 2004