Neu aufkommende nichtflüchtige Speicherlösungen (NVM) wie ferroelektrische, MRAM- und RRAM-Technologien definieren die Datenspeicherhierarchie neu und bieten fortschrittliche Lösungen, die sowohl den Leistungsanforderungen als auch den Skalierungsherausforderungen der modernen Datenverarbeitung gerecht werden.
Emerging Memories sind daher von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, Leistungslücken innerhalb der traditionellen Speicherhierarchie zu schließen, indem sie eine nahtlose Integration und verbesserte Leistungs- und Skalierungsmöglichkeiten bieten.
Die Integration von Emerging Memories in modernste CMOS-Technologie zeigt das Potenzial für kostengünstige und leistungsstarke Speicherlösungen, die sowohl für eingebettete als auch für eigenständige Anwendungen geeignet sind.
Potenzielle Anwendungsszenarien können Datenlogger sein, für die diese neuen Speichertechnologien genaue und hochsichere Datenspeicherlösungen ermöglichen, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen Umgebungsbedingungen über längere Zeiträume verfolgt und aufgezeichnet werden müssen.
Im Bereich der Sensoren ermöglichen die einzigartigen Eigenschaften dieser Speicherlösungen den Betrieb von Geräten mit geringem Stromverbrauch und unter verschiedenen Umgebungsbedingungen.
Durch die Nutzung von In-Memory-Computing-Techniken ermöglichen diese fortschrittlichen Speicherlösungen eine schnellere Datenverarbeitung direkt in den Speicherarrays, was die Rechengeschwindigkeit erheblich steigert und den Energieverbrauch in Echtzeitanwendungen reduziert.
MRAM zeichnet sich durch niedrige Spannungen und hohe Schaltgeschwindigkeiten aus und ist daher ideal für die Platzierung in der Nähe von Rechenkernen geeignet, um die Lücke zwischen SRAM und DRAM effizient zu schließen. Die Einführung ferroelektrischer Speicher auf Hafniumoxid-Basis bringt eine neue Dimension in die Speicherlandschaft und verspricht einen niedrigen Stromverbrauch und Hochgeschwindigkeitsbetrieb.
RRAM und PCM entwickeln sich zu skalierbaren und stromsparenden Lösungen, die sich gut für Anwendungen eignen, die sowohl hohe Leistung als auch Energieeffizienz erfordern. Die neuen Speichertechnologien bieten robuste nichtflüchtige Lösungen, die den Bedarf an konstantem Strom und häufigem Auffrischen, der bei herkömmlichen flüchtigen Speichern erforderlich ist, eliminieren.
Durch die Möglichkeit, ähnlich wie DRAM zu arbeiten und gleichzeitig nichtflüchtig zu speichern, verändern Storage Class Memory (SCM) Technologien wie MRAM und RRAM die Dynamik der Datenspeicherung.
Die Integration ferroelektrischer Speicher in modernste CMOS-Technologie zeigt das Potenzial für kostengünstige und leistungsstarke Speicherlösungen, die sowohl für eingebettete als auch für eigenständige Anwendungen geeignet sind. Die neuen Speicher sind entscheidend, wenn es darum geht, Leistungslücken in der traditionellen Speicherhierarchie zu schließen, indem sie eine nahtlose Integration und verbesserte Datenspeicherfähigkeiten bieten.
Innovationen bei resistiven und magnetoresistiven Speichertechnologien überwinden nicht nur die Beschränkungen herkömmlicher Speicher, sondern entsprechen auch den Anforderungen moderner Computerarchitekturen. Die Skalierbarkeit und die Integrationsfähigkeit von ferroelektrischen Speichern auf Hafniumoxidbasis machen sie zu einem Schlüsselfaktor für künftige Entwicklungen bei nanoelektronischen Geräten und Systemen.
Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme
