Was ist ReRAM-Speicher: Eigenschaften und Betrieb

Bereits 2013 gab der Hersteller Crossbar die Produktion des ersten bekannt ReRAM Chips, auch als RRAM oder resistiv bezeichnet RAM, mit dem sie a versprachen Leistung bis zu 100-mal höher als der traditionelle RAM-Speicher dieser Zeit. In diesem Artikel werden wir Ihnen erklären, was ReRAM ist, wie es in Bezug auf das traditionelle Gedächtnis funktioniert, das wir jetzt alle verwenden, und was damit passiert ist, so dass es stagniert.

Wie Sie wissen, bedeutet die Weiterentwicklung der aktuellen Technologie und die Verbesserung ihrer Effizienz und Leistung nicht, dass keine Alternativen untersucht werden, die die Hardware, wie wir sie kennen, vollständig verändern können. Eine dieser Alternativen ist der resistive Speicher, der die Vorteile von NAND- und DRAM-Speichern in einem einzigen Produkt vereint und bemerkenswerte Leistungsverbesserungen bietet, aber aus irgendeinem Grund nicht auf den Markt gekommen ist.

Was ist ReRAM-Speicher?

Was ist ReRAM, RRAM oder Widerstandsspeicher?

ReRAM-Speicher ist eine Art nichtflüchtiger Speicher (und dies ist einer der Unterschiede in Bezug auf den üblichen RAM, der flüchtig ist und bedeutet, dass die darin enthaltenen Daten verloren gehen, wenn er keinen Strom mehr empfängt) Wir haben bereits zuvor die Vorteile von DRAM- und NAND-Speichern in einem einzigen Produkt beschrieben. Es besteht aus drei Schichten: einer oberen (Metallelektrode), einer unteren (nichtmetallische Elektrode) und einer zentralen Schicht, die so wirkt, als wäre es ein Schalter, der das gespeicherte Bit bestimmt (Einsen und Nullen, eine 1 verbunden und eine 0 nicht verbunden sein).

Memoria ReRAM

RRAM arbeitet durch Ändern des Widerstands unter Verwendung eines dielektrischen Festkörpermaterials, das auch als Memristance bezeichnet wird, auf ähnliche Weise wie CBRAM-Speicher (Conductive Bridge RAM) und PCM-Speicher (Phase Change Memory).

ReRAM funktioniert anders als NAND-Speicher oder RAM. Im Gegensatz zum NAND-Speicher verwendet diese Technologie keine Transistoren zum Speichern der Ladung, sondern ein geschichtetes Design zum Speichern der Daten. Eine RRAM-Zelle hat drei Schichten mit einem Dielektrikum in der Mitte, das bestimmt, ob die Zelle eine Null oder eine Eins speichert.

Memoria ReRAM

Die obere Schicht hat eine metallische Elektrode, während die untere Schicht eine nichtmetallische Elektrode hat, so dass die obere Schicht Metallionen an die untere Schicht abgeben kann, wodurch ein leitfähiges Filament zwischen beiden Elektroden entsteht, wenn das Dielektrikum dies zulässt, und so ist es ändert den Status zwischen einem Datenspeicherwert und einem anderen.

Diese Art von Speicher vereinfacht die Komplexität der Steuerung erheblich, so dass die Herstellung unter Verwendung sehr üblicher Materialien, die nicht aus Transistoren bestehen (was wiederum das Design vereinfacht) und einen geringeren Verbrauch (bis zu 20-fach) aufweist, erheblich billiger ist weniger als NAND), mit einer längeren Lebensdauer (10-mal länger als NAND) und auch mit der Möglichkeit, es zu stapeln, um die Dichte stark zu erhöhen.

Darüber hinaus besteht einer der wichtigsten Konstruktionsvorteile dieser Technologie darin, dass der erforderliche Spannungspegel niedriger als bei anderen Technologien ist, wodurch der Verbrauch reduziert und für Systeme mit geringem Verbrauch oder Stromversorgung sehr attraktiv gemacht wird. Das Lesen des Speichers ist resistiv, wie der Name schon sagt, was auch die Leseschaltung der Speicherzelle vereinfacht.

Warum wurde dieser Speicher nicht auf dem Markt implementiert?

Wie wir gesehen haben, scheint der ReRAM-Speicher nur Vor- und keine Nachteile zu haben, da er eine bessere Leistung, einen geringeren Verbrauch und eine billigere Herstellung aufweist. Es ist jedoch unvermeidlich, sich zu fragen, was passiert, damit es noch nicht in den Markt eingepflanzt wurde, und um diese Frage zu beantworten, müssen wir zurückblicken, um die Geschichte seiner Entwicklung zu kennen.

Im Jahr 2012 erwarb Rambus ein RRAM-Unternehmen namens Unity Semiconductor. Panasonic Im selben Jahr wurde ein Evaluierungskit veröffentlicht, mit dem die Hersteller seine Funktionen testen konnten. Erst 2013 stellte Crossbar den ersten Prototyp in Form eines Stempels vor, in dem 1 TB Informationen gespeichert werden können (und denken Sie daran, dass dies 2013 war, als 1 TB der Lagerung war empörend), die an Bedeutung gewann und das Interesse der Hersteller monopolisierte. Das Unternehmen gab bekannt, dass die Massenproduktion dieses Speichers bereits für 2015 geplant war.

Das Problem ist, dass die Hersteller sich offenbar nicht über die beste Materialkombination für diese Art von Speicher einig sind. Das erste Evaluierungskit von Panasonic verwendete Tantaloxid 1T1R (1 Transistor - 1 Widerstand) als Speicherzellenarchitektur, während der Crossbar-Prototyp eine Ag / a-Si-Si-Speicherstruktur verwendete, die wie ein CBRAM aussah, jedoch auf Silber basierte. Seitdem haben wir einige ReRAM-Prototypen gesehen, die auf verschiedenen elektrischen Materialien basieren, von Perowskiten (PCMO) über Übergangsmetalloxide (NiO oder TiO2) bis hin zu Phasenwechsel-Chalkogeniden (Ge2Db2Te5).

Derzeit wird die Terminologie und Anwendbarkeit eines Memristors auf jedes physikalische Gerät weiter diskutiert. Es ist immer noch umstritten, ob die RRAM-Widerstandsschaltelemente von der aktuellen Theorie der Memristoren abgedeckt werden, und dazu muss hinzugefügt werden, dass es nicht wenige Unternehmen gibt, die ihre Technik noch weiterentwickeln. Kurz gesagt, noch hat kein Unternehmen eine vorgestellt endgültiges Modell, das für den Einsatz in realen Geräten in Massenproduktion hergestellt werden kann.

Obwohl diese Technologie als möglich erwartet wird Ersatz für Flash-Speicher (nicht RAM) wurde den Unternehmen nicht nachgewiesen, dass Kosten / Nutzen und Produktionsleistung von ReRAM eine Änderung in Betracht ziehen oder die Massenproduktion starten. Wie wir bereits gesagt haben, gibt es eine lange Liste von Materialien, mit denen diese Art von Speicher hergestellt werden kann, und da jedes Mal neue Technologien oder Materialien dafür entdeckt werden, haben sie sich vorerst nicht darauf geeinigt ist noch nicht hergestellt.