Der heilige Gral der Halbleitertechnik

Stellen Sie sich einen Speicher vor, der blitzschnell ist und seine Daten auch ohne Energieversorgung behält – das klingt nach dem perfekten Durchbruch in der Halbleitertechnik! Dieser neue Speicher könnte nicht nur den bootenden Computer revolutionieren, sondern auch die Effizienz von Caches erheblich steigern.

SRAM vs. Flash: Ein überraschender Wettkampf

Traditionell wird zur Speicherung von Daten der SRAM (Static Random Access Memory) mit seinen beeindruckenden Zugriffszeiten von etwa einer Nanosekunde verwendet. Doch Forscher der Fudan-Universität in Shanghai haben einen überraschenden Wendepunkt erreicht: Sie haben Flash-Speicher mit einer Geschwindigkeit entwickelt, die SRAM überlegen ist!

Der Durchbruch mit Graphen

Trotz der allgemein anerkannten langsamen Schreibgeschwindigkeit von Flash-Speicher, die durchschnittlich bei 100 Nanosekunden liegt, haben die hinter dieser Innovation stehenden Wissenschaftler mit ihren graphenbasierten Flash-Zellen eine unglaubliche Geschwindigkeit von nur 400 Pikosekunden erreicht! Die Verwendung von modernen 2D-Materialien, insbesondere Graphen und Wolframdiselenid (WSe2), eröffnet neue Horizonte.

Kürzere Gates, schnellere Schreibzeiten

Eine Schlüsselentdeckung der Forschung ist, dass die Länge des Gates Einfluss auf die Schreibgeschwindigkeit hat. Kürzere Gates ermöglichen schnellere Schreibvorgänge. Die Kombination von Graphen mit seiner Fähigkeit, die Gates zu verkürzen, hat zu einem drastischen Anstieg der Schreibgeschwindigkeit geführt, wodurch der Flash-Speicher schneller arbeitet als je zuvor.

Höhere Ströme durch dünne Materialien

Die Verwendung von 2D-Materialien gibt dem Flash-Speicher die Möglichkeit, bestehende Herausforderungen zu überwinden. Bei der herkömmlichen Speicherung ist der Strom, der zwischen dem Transistorkanal und dem Floating Gate fließt, begrenzt. Doch mithilfe von ultradünnen 2D-Materialien können höhere Ströme erzeugt werden, indem die Feldstärken erhöht werden. Dies stellt einen signifikanten Fortschritt dar!

Vielversprechende Lebensdauer und Stabilität

Die im Labor entwickelten Zellen zeigen nicht nur herausragende Geschwindigkeiten, sondern auch eine potenziell nutzbare Speicherdauer von bis zu zehn Jahren und eine Lebensdauer von beeindruckenden 5,5 Millionen Zyklen. Das lässt die Technologie vielversprechend erscheinen.

Herausforderungen der Industrieproduktion

Trotz dieser aufregenden Fortschritte gibt es jedoch einen großen Haken: Die komplexe Struktur dieser Flash-Zellen ist momentan nicht mit der industriellen Halbleiterfertigung kompatibel. Die Frage bleibt offen, ob und wann diese beeindruckenden Technologien tatsächlich den Weg in unsere Alltagsgeräte finden werden.