Heizung macht Flash-Speicher langlebiger

Ingenieuren des taiwanesischen Unternehmens Macronix ist es gelungen, die Lebensdauer von Flash-Speicherchips dramatisch zu steigern.

Möglich macht das eine Selbstheilung kleiner Speicherbereiche durch kurze Heizimpulse, die selbst Smartphone-Akkus nicht übermäßig belasten. So hält ein Chip über 100 Mio. Schreib-Lese-Zyklen, also etwa 1.000 Mal länger als selbst die besten Solid-State Drives (SSDs) für Unternehmensanwendungen. Ob die neuen Chips womöglich noch länger halten, muss erst geklärt werden.

Ein überraschender Nebeneffekt der Arbeit war, dass sich der Inhalt des Flash-Speichers beim Aufheizen schneller löschen lässt. Das könnte einen thermisch unterstützen Betriebsmodus mit besserer Performance ermöglichen. „Dieser Aspekt ist eigentlich interessanter“, meint Giorgio Nebuloni, Research Manager Enterprise Server bei IDC http://www.idc.de , gegenüber pressetext. Denn schnellerer Datenzugriff wäre für große Server nützlich, wo die Lebensdauer von SSDs ohnehin keine echte Hürde mehr ist.

Unglaubliche Lebensdauer

Im Consumer-Bereich gängige Flash-Speicherlösungen halten rund 10.000 Schreib-Lese-Zyklen durch, Enterprise-SSDs rund zehn Mal länger. Die begrenzte Lebensdauer liegt daran, dass eine Isolationsschicht im Speicher-Gate mit der Zeit versagt. Dass Aufheizen hier einen Heilungseffekt haben kann, war bekannt – allerdings wurde angenommen, dass der komplette Chip stundenlang auf etwa 250 Grad gebracht werden muss. Doch die Macronix-Forscher konnten zeigen, dass auch eine spezielle Konstruktion funktioniert, bei der elektrische Heizimpulse von wenigen Millisekunden nur einen sehr kleinen Bereich um ein Gate massiv (800 Grad) erhitzt.

Diese Chipkonstruktion erlaubt über 100 Mio. Schreib-Lese-Zyklen – ob gar die Milliarden-Marke geknackt wird, muss erst in monatelangen Tests geklärt werden. Doch ist die Frage, wie groß der Bedarf an solch langlebigem Flash-Speicher ist. Privatanwender werden kaum derart oft USB-Sticks oder Speicherkarten komplett überschreiben. Enterprise-SSDs wiederum halten schon jetzt bei üblicher Nutzung etwa fünf Jahre, so Nebuloni. „Und ein x86-Server-Lebenszyklus beträgt heute normalerweise drei bis fünf Jahre“, meint der Analyst. Die Lebensdauer ist also gar keine Hürde für SSDs – die noch geringe Verbreitung im Enterprise-Segment liegt primär am Preis.

Performance-Chance

Langfristig größeres Potenzial steckt somit in der Entdeckung, dass Erhitzen ein schnelleres Löschen von Speicherinhalten erlaubt – also einen Performance-Vorteil. Das könnte die Möglichkeit eröffnen, dass nicht-flüchtiger Flash-Speicher die Rolle des flüchtigen RAM übernimmt, so Hang-Ting Lue, stellvertretender Projektleiter bei Macronix. Allerdings sei der Weg dafür noch weit. „Flash ist kein Direktzugriffsspeicher und die Architektur wird komplett anders ausfallen müssen“, so der Ingenieur.

Gelingt eine entsprechende Weiterentwicklung, könnte das im Server-Segment aber große Auswirkungen haben, so Nebuloni. „Flash wird zunehmend genutzt, um Daten näher an den Prozessor zu bringen“, erklärt der IDC-Analyst. Denn beispielsweise Cache-Chips erlauben so eine schnellere Verarbeitung. Sollte es tatsächlich möglich werden, zu einem vernünftigen Preis große Datenmengen in Flash-Speicherbänken ständig griffbereit zu haben, wäre das für Server und Rechenzentren entsprechend attraktiv.

Details zur Entwicklung werden die Macronix-Ingenieure kommende Woche im Rahmen des 2012 IEEE International Electron Devices Meeting http://www.ieee-iedm.org präsentieren.