Phasenwechsel-RAM (oder PRAM) ist ein nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern von Daten keine Stromquelle benötigt. Sein Funktionsprinzip besteht darin, ein spezielles Material zu erhitzen, um es zwischen zwei verschiedenen physikalischen Zuständen zu verändern: kristallin und amorph (glasig). Nehmen wir an, dass der kristalline Zustand 0 und der glasige Zustand 1 ist. Das Umkehren des Zustands bedeutet, dass die Daten geschrieben wurden. Wenn Sie ihn zurückdrehen, werden die Daten gelöscht.
Die Geheimwaffe ist hier das Chalkogenidglas. Es ist eine Mischung aus Elementen der Gruppen 15 und 16 des Periodensystems, darunter Germanium, Antimon und Tellur. Beim Erhitzen kommt es zu einem Phasenwechsel. Das ist kein neues Konzept. Die gleiche physikalische Methode wird seit Jahrzehnten für wiederbeschreibbare CDs und DVDs verwendet. Diese optischen „RW“-Discs verwenden einen Laser, um das Material zu schmelzen oder wärmezubehandeln, um Vertiefungen und Felder zu bilden, die Musik und Filme darstellen. Das Laufwerk liest Daten auf diese Weise, da der Laser anders reflektiert als glänzende Kristalle und stumpfe Glasteile.
Ein Kinderwagen macht das Gleiche, verbraucht aber Strom statt Licht.
Phasenwechsel-RAM-Zellen befassen sich mit nanoskaligen Strukturen. Um Daten zu schreiben, muss das Material mit kurzen, starken elektrischen Impulsen bestrahlt werden. Dadurch wird das Material schnell erhitzt und schmilzt, dann kühlt es schnell ab und gefriert zu einem ungeordneten, glasigen Zustand. Dieser Zustand mit hohem Widerstand stellt typischerweise eine 1 dar. Um eine Null zu schreiben, wird ein kleinerer, längerer Impuls verwendet, um das Material zu erhitzen und die Atome in eine Kristallstruktur mit niedrigem Widerstand umzuordnen. Das Ablesen ist einfach: Legen Sie einfach eine kleine Spannung an, die nicht ausreicht, um den Zustand zu ändern, und messen Sie den Widerstand. Hoher Widerstand bedeutet 1, niedriger Widerstand bedeutet 0.
Dies gilt als Nachfolgetechnologie des Flash-Speichers.
Im Jahr 1970 gründeten drei Forscher, R.G. Neale, D.L. Nelson und Gordon Moore veröffentlichten in der Zeitschrift Electronics einen Artikel, in dem sie diese Art von amorphem Halbleiterspeicher vorschlugen. Moore, der später Intel gründete und uns sein berühmtes Gesetz schenkte, erkannte diese Chance schon früh. Es dauerte jedoch fast 40 Jahre, bis diese Technologie so weit ausgereift war, dass sie kommerziell nutzbar war.
Mitte der 2000er Jahre waren die großen Player im Umlauf. Intel, Samsung und IBM haben alle damit begonnen, PRam-Prototypen vorzuführen. Der Pitch war überzeugend. Samsung behauptet, dass PRAM Schreibgeschwindigkeiten bietet, die dreißigmal schneller sind als ein Standard-NAND-Flash-Speicher. Es verspricht außerdem eine 10x längere Lebensdauer. Mit jedem Schreibzyklus verschlechtert sich der Zustand des Flash-Speichers, da die Oxidschicht, die er zum Einfangen von Elektronen verwendet, abgenutzt wird. PRam verwendet keine in einer Oxidmulde gefangenen Elektronen. Es nutzt physikalische Phasenänderungen und ist von Natur aus langlebiger.
Im Februar 2008 sorgten Intel und STMicroelectronics für Schlagzeilen, als sie ein PRam-Gerät vorstellten, das vier Zustände pro Zelle speichern kann. Diese mehrstufigen Zellen sind in der Lage, nicht nur binäre Nullen und Einsen zu unterscheiden, sondern auch unterschiedliche Widerstandsstufen, die die Speicherdichte verdoppeln oder vervierfachen können.
Trotz des Hypes wurde der Kinderwagen nie zu der dominanten Aufbewahrungstechnologie, die wir uns vorgestellt hatten. Flash-Speicher, insbesondere NAND, werden viel schneller billiger und dichter als erwartet. DRAM (dynamisches RAM)
