55 Jahre DRAM - eine Erfolgsgeschickte seit 1968

Das erste DRAM-Patent wurde am 4. Juni 1968 erteilt. Anlässlich dieses 55. Jahrestag werfen wir einen Blick auf die Entwicklung und die Zukunft dieser Technologie. Es vergingen einige Jahre von der Patentanmeldung bis zum ersten DRAM, dem Intel 1103 der im Oktober 1970 vorgestellt wurde und eine Kapazität von 1024 Bit * 1 (Busbreite) hatte. Doch sobald erste Kinderkrankheiten überwunden waren, entwickelte sich DRAM immer schneller weiter. Was genau hat sich seither getan?

• Heute haben DRAMs eine Kapazität von bis zu 32 Gb, was einer Verbesserung um den Faktor 32 Millionen entspricht.

• Der Zellenaufbau (1 Transistor und 1 Kondensator) ist gleich geblieben, aber die Herstellung ist von einem 8-µm-Prozess auf einen unter 20-nm geschrumpft. Führende Hersteller haben vor kurzem die fünfte Generation ihrer 10-nm-DRAM Klasse vorgestellt, die von den drei führenden Herstellern „1b"-Generation genannt wird.

• Diese Verbesserung der Strukturierung wurde mit Änderungen der Architektur kombiniert. Bei der DRAM-Zelle war der Schritt von 8F2 zu 6 F2 (F= Minimum Feature Size) lange Zeit die wichtigste Verbesserung, da er Kondensatoren und Transistoren in dreidimensional anordnete.

• Die Leistung von DRAMs ist enorm angestiegen. Die Burst-Rate (Datenzugriff) hat sich um den Faktor 100 von 60 ns 1979 auf 0,06 ns im künftigen DDR6 verbessert. Die Bandbreite skalierte mit 4800 MT/s heute und bis zu 8800 MT/s morgen (MegaTransfers/sec, Datenübertragungsrate).

• Speicher mit hoher Bandbreite sind ein bedeutender Fortschritt. Er basiert auf Standardtechnologie mit breiten Datenkanälen sowohl innerhalb eines Stacks als auch zwischen Speicher und Logik. Gleichzeitig konnte der Stromverbrauch erheblich gesenkt werden (etwa um 15 % von einer Generation zur nächsten), obwohl die Ladung der Kondensatoren nach wie vor regelmäßig erneuert werden muss.

Während die DRAM-Technologie weiter skaliert und ihre Leistung verbessert, versuchen neue Technologien, ihre Position im Bereich der Speicher mit schneller Zugriffszeit anzufechten.

• Zu den neuen Speichertechnologien, die derzeit entwickelt werden, gehören: Magnetoresistive, Phasenwechsel-, thermochemische RRAM, CBRAM, ladungsbasierte RRAM und ferroelektrische RAM. Mit Ausnahme der ferroelektrischen Speicher sind alle widerstandsbasiert, d.h. eine Änderung des Widerstands wird zur Speicherung von Informationen genutzt.

• NEO Semiconductor hat einen 3D-X-DRAM vorgestellt: Es handelt sich dabei um die erste 3D-NAND-ähnliche DRAM-Zellenstruktur, die auf einer kondensatorlosen Floating-Body-Zellentechnologie basiert. Weitere Einzelheiten finden Sie hier.

• 3D-DRAM wird derzeit intensiv diskutiert, da bei diesem Ansatz Wort- und Bit-Linien übereinander angeordnet sind, der Kondensator jedoch zur Seite verschoben ist und sich in horizontaler Richtung erstreckt.

Die Entwicklung von der 2D- zur 3D-Architektur hat die Entwicklung von NAND-Flash vorangetrieben, und wenn 3D-Architekturen bei DRAM realisiert werden können, wird sich die Geschwindigkeit deutlich erhöhen.

Die herkömmliche DRAM-Technologie, die auf einem Transistor und einem Kondensator basiert, bietet jedoch nach wie vor eine hervorragende Leistung bei niedrigen Kosten und wird daher in vielen Bereichen der Datenverarbeitung das Arbeitspferd bleiben. Dennoch könnten in Zukunft neue Speichertypen eingeführt werden, die sogar eine Änderung der Speicherhierarchie bewirken könnten.

Während DRAM weiter Fortschritte bei Kosten und Leistung gemacht werden, gewinnt Know-how über die verwendeten Technologien und das Testen der Bausteine immer mehr an Bedeutung, um die richtigen Speicher für eine Anwendung zu finden. Dies ist die Stärke von MEMPHIS Electronic. Als Spezialdistributor von Speichertechnologien mit mehr als 18 verschiedenen Speicherherstellern im Portfolio können unsere Experten den am besten geeigneten Speicher für die jeweilige Anforderung empfehlen. Memphis konfiguriert sogar DRAM-Module mit den DRAM-Komponenten aus seinem Portfolio speziell für Kundenanwendungen, wenn kein passendes Produkt verfügbar ist. Sprechen Sie uns an!