IBM und Infineon Technologies gaben heute die Entwicklung der bislang fortschrittlichsten MRAM (Magnetic Random Access Memory)-Technologie bekannt, bei der magnetische Speicherelemente in einen leistungsfähigen Logik-Prozess integriert wurden.
Die heute vorgestellte Technologie könnte zur beschleunigten Markteinführung von MRAMs beitragen. Der innovativen Speichertechnologie wird das Potenzial eingeräumt, bereits ab 2005 einige der bisherigen Speichertechnologien zu ersetzen. Mit MRAMs sind Computer vorstellbar, die auf Knopfdruck sofort betriebsbereit sind und sich schnell wie eine Lampe an- und ausschalten lassen.
Auf dem in dieser Woche in Kyoto stattfindenden VLSI Symposium präsentierten IBM und Infineon ihren schnellen 128-Kbit-MRAM-Core. Der Chip wurde mit einem 0,18-µm-Logikprozess gefertigt, den für MRAM-Technologie bislang kleinsten bekannten Strukturen. Diese kleinen Strukturen haben IBM und Infineon erlaubt, eine extrem kleine MRAM-Speicherzelle von nur 1,4 Quadrat-Mikrometer zu erzeugen. Zum Vergleich: das ist etwa 20 Millionen mal kleiner als die Spitze eines Bleistift-Radiergummis. Die präzise Anordnung der magnetischen Strukturen in dieser winzigen Speicherzelle erlaubten den IBM- und Infineon-Forschern die Schreib- und Lese-Operationen genau zu steuern.
Als eine Speichertechnologie, die die Informationen (Daten-Bits) nicht in Form von elektrischen, sondern magnetischen Ladungselementen speichert, ist die MRAM-Technologie prädestiniert für mobile Computing-Produkte, die mehr Informationen bei schnellerem Zugriff und weniger Leistungsaufnahme speichern könnten. MRAMs vereinigen die bekannten Vorteile von heute eingesetzten Speichern: die Speicherkapazität und die niedrigen Kosten von DRAMs, die hohe Geschwindigkeit von SRAMs und die Nichtflüchtigkeit von Flash-Speichern. Da MRAMs die gespeicherten Daten auch nach dem Abschalten der Versorgungsspannung behalten, könnten Produkte wie PCs sofort nach dem Einschalten betriebsbereit sind, ohne auf das Booten durch Software warten zu müssen.
Die Arbeiten von IBM an MRAMs ergänzen die andauernde Entwicklung fortschrittlicher Embedded-DRAM-Technologien, die bereits kommerziell verfügbar sind und Vorteile gegenüber herkömmlichen SRAMs bieten.
"MRAM hat das Potenzial die universelle Speicher-Technologie der Zukunft zu werden", sagte Dr. T.C. Chen, Vice President Science and Technology bei IBM Research. "Dieser Durchbruch verdeutlicht, dass sich die MRAM-Technologie schnell fortentwickelt und innerhalb der nächsten fünf Jahre den Markt für Speicher fundamental verändern kann."
"Nichtflüchtige Speichertechnologien wie MRAM werden in Technology Lifestyle Solutions eine wichtige Rolle spielen. Und da wir uns in diesem Bereich als Nummer 1 unter den Halbleiterfirmen positionieren wollen, werden wir schon Anfang 2004 einen mit IBM entwickelten MRAM-Produktdemonstrator vorstellen. Zusammen mit Altis Semiconductor, einem Joint Venture von IBM und Infineon, werden wir die Voraussetzungen für die geplante MRAM-Massenfertigung ab frühestens 2005 schaffen," sagte Dr. Wilhelm Beinvogl, CTO für den Bereich Speicherprodukte bei Infineon.
Vorteile von MRAMs
Die nichtflüchtige MRAM-Speichertechnik erschließt neue Lösungen in dem wachsenden Gebiet mobiler Computing-Anwendungen. Heutige Speicher-Technologien wie DRAM und SRAM erfordern eine permanente Stromversorgung, um die gespeicherten Daten zu erhalten. Wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird, sind die gespeicherten Daten verloren. Ein Laptop beispielsweise arbeitet mit einer in seinem Arbeitsspeicher abgelegten Kopie der Software. Wird der Laptop eingeschaltet, dann wird diese Arbeitsversion der Software von der Festplatte in den Arbeitsspeicher kopiert, damit der Anwender schnell darauf zugreifen kann. Mit jedem Ein- und Ausschalten wiederholt sich dieser Vorgang aufs Neue. Würde man jedoch MRAM-Speicher einsetzen, dann wäre der Laptop, ähnlich wie andere elektronische Geräte (z.B. Fernseher oder Radio), sofort betriebsbereit und man könnte mit den zuletzt getroffenen Einstellungen gleich weiterarbeiten.
Nichflüchtige Speicher können auch helfen, Energie einzusparen. Da MRAMs keine ständige Stromversorgung benötigen, um die Daten zu speichern, haben sie auch eine geringere Leistungsaufnahme als andere RAM-Technologien. Dadurch kann die Batterielebensdauer in Mobiltelefonen, "Handheld"-Geräten, Laptops und anderen batteriebetriebenen Computern verlängert werden.
Die hohe Geschwindigkeit von MRAMs könnte dafür sorgen, dass elektronische Produkte noch schneller auf Daten zugreifen können. Die hohe Dichte könnte zu größeren Speicherkapazitäten auf weniger Raum führen.
MRAM-Entwicklungen von IBM und Infineon
IBM Research leistet seit 1974 Pionierarbeit bei der Entwicklung miniaturisierter Komponenten auf Basis magnetischer Dünnschicht-Strukturen. Ende der 80er Jahre machten IBM-Forscher eine Reihe wichtiger Entdeckungen zum "giant magnetoresitiven" (GMR)-Effekt der Dünnschicht-Strukturen. Auf diesen Ergebnissen aufbauend konnte IBM die ersten extrem empfindlichen GMR-basierten Lese-/Schreib-Köpfe für Festplatten entwickeln, die eine bedeutende Zunahme der Datendichte möglich machten. Durch Modifikationen der GMR-Materialien konnte IBM dann die magnetischen Tunneleffekte realisieren, die als Kern-Technologie für MRAM genutzt werden.
IBM und Infineon können auf eine mehr als 10jährige erfolgreiche Zusammenarbeit bei der Entwicklung von neuen Chip-Technologien, einschließlich DRAM, Logik und Embedded-DRAM verweisen. Im November 2000 starteten beide Firmen ein gemeinsames MRAM-Entwicklungsprojekt. Durch die Kombination von IBMs Technologie und der Expertise von Infineon, hochintegrierte Speicherhalbleiter herzustellen, gehen beide Unternehmen davon aus, MRAM-Produkte ab Anfang 2005 kommerziell verfügbar machen zu können.
Über IBM Research und IBM Microelectronics
IBM Research ist mit mehr als 3000 Wissenschaftlern und Ingenieuren in acht Laboratorien und sechs Ländern die weltweit größte Forschungseinrichtung im Bereich der Informationstechnik. IBM kann auf mehr technologische Durchbrüche verweisen als jede andere Firma im IT-Bereich. Die Anfangsphase der MRAM-Forschung von IBM wurde im Rahmen einer Kooperation mit der U.S. Defense Advanced Research Agency (DARPA) durchgeführt. Weitere Informationen sind unter www.research.ibm.com verfügbar.
IBM Microelectronics hat entscheidenden Anteil daran, dass IBM der weltweit führende Informationstechnologie-Anbieter ist. IBM Microelectronics entwickelt, produziert und vermarktet Halbleiter, ASICs und Verbindungs-Technologien, Produkte sowie Dienstleistungen nach dem neuesten Stand der Technik. Die herausragenden integrierten Lösungen des Unternehmens finden sich in vielen der bekanntesten Elektronik-Marken der Welt.
IBM ist als eines der innovativsten Unternehmen in der Chip-Industrie anerkannt. Zu den Innovationen zählen u.a. leistungsfähige Kupfer-Verdrahtungen als Alternative zu Aluminium, schnellere SOI (Silicon-On-Isolator)- und Silizium-Germanium-Transistoren und verbesserte Dielektrika (low-k) für die Isolation zwischen den Verdrahtungsebenen. Mit diesen und anderen innovativen Leistungen festigte IBM seine führende Position bei US-Patenten über die letzten 10 Jahre.
Weitere Informationen über IBM Microelectronics sind im Internet unter http://www.chips.ibm.com verfügbar.
Die heute vorgestellte Technologie könnte zur beschleunigten Markteinführung von MRAMs beitragen. Der innovativen Speichertechnologie wird das Potenzial eingeräumt, bereits ab 2005 einige der bisherigen Speichertechnologien zu ersetzen. Mit MRAMs sind Computer vorstellbar, die auf Knopfdruck sofort betriebsbereit sind und sich schnell wie eine Lampe an- und ausschalten lassen.
Auf dem in dieser Woche in Kyoto stattfindenden VLSI Symposium präsentierten IBM und Infineon ihren schnellen 128-Kbit-MRAM-Core. Der Chip wurde mit einem 0,18-µm-Logikprozess gefertigt, den für MRAM-Technologie bislang kleinsten bekannten Strukturen. Diese kleinen Strukturen haben IBM und Infineon erlaubt, eine extrem kleine MRAM-Speicherzelle von nur 1,4 Quadrat-Mikrometer zu erzeugen. Zum Vergleich: das ist etwa 20 Millionen mal kleiner als die Spitze eines Bleistift-Radiergummis. Die präzise Anordnung der magnetischen Strukturen in dieser winzigen Speicherzelle erlaubten den IBM- und Infineon-Forschern die Schreib- und Lese-Operationen genau zu steuern.
Als eine Speichertechnologie, die die Informationen (Daten-Bits) nicht in Form von elektrischen, sondern magnetischen Ladungselementen speichert, ist die MRAM-Technologie prädestiniert für mobile Computing-Produkte, die mehr Informationen bei schnellerem Zugriff und weniger Leistungsaufnahme speichern könnten. MRAMs vereinigen die bekannten Vorteile von heute eingesetzten Speichern: die Speicherkapazität und die niedrigen Kosten von DRAMs, die hohe Geschwindigkeit von SRAMs und die Nichtflüchtigkeit von Flash-Speichern. Da MRAMs die gespeicherten Daten auch nach dem Abschalten der Versorgungsspannung behalten, könnten Produkte wie PCs sofort nach dem Einschalten betriebsbereit sind, ohne auf das Booten durch Software warten zu müssen.
Die Arbeiten von IBM an MRAMs ergänzen die andauernde Entwicklung fortschrittlicher Embedded-DRAM-Technologien, die bereits kommerziell verfügbar sind und Vorteile gegenüber herkömmlichen SRAMs bieten.
"MRAM hat das Potenzial die universelle Speicher-Technologie der Zukunft zu werden", sagte Dr. T.C. Chen, Vice President Science and Technology bei IBM Research. "Dieser Durchbruch verdeutlicht, dass sich die MRAM-Technologie schnell fortentwickelt und innerhalb der nächsten fünf Jahre den Markt für Speicher fundamental verändern kann."
"Nichtflüchtige Speichertechnologien wie MRAM werden in Technology Lifestyle Solutions eine wichtige Rolle spielen. Und da wir uns in diesem Bereich als Nummer 1 unter den Halbleiterfirmen positionieren wollen, werden wir schon Anfang 2004 einen mit IBM entwickelten MRAM-Produktdemonstrator vorstellen. Zusammen mit Altis Semiconductor, einem Joint Venture von IBM und Infineon, werden wir die Voraussetzungen für die geplante MRAM-Massenfertigung ab frühestens 2005 schaffen," sagte Dr. Wilhelm Beinvogl, CTO für den Bereich Speicherprodukte bei Infineon.
Vorteile von MRAMs
Die nichtflüchtige MRAM-Speichertechnik erschließt neue Lösungen in dem wachsenden Gebiet mobiler Computing-Anwendungen. Heutige Speicher-Technologien wie DRAM und SRAM erfordern eine permanente Stromversorgung, um die gespeicherten Daten zu erhalten. Wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird, sind die gespeicherten Daten verloren. Ein Laptop beispielsweise arbeitet mit einer in seinem Arbeitsspeicher abgelegten Kopie der Software. Wird der Laptop eingeschaltet, dann wird diese Arbeitsversion der Software von der Festplatte in den Arbeitsspeicher kopiert, damit der Anwender schnell darauf zugreifen kann. Mit jedem Ein- und Ausschalten wiederholt sich dieser Vorgang aufs Neue. Würde man jedoch MRAM-Speicher einsetzen, dann wäre der Laptop, ähnlich wie andere elektronische Geräte (z.B. Fernseher oder Radio), sofort betriebsbereit und man könnte mit den zuletzt getroffenen Einstellungen gleich weiterarbeiten.
Nichflüchtige Speicher können auch helfen, Energie einzusparen. Da MRAMs keine ständige Stromversorgung benötigen, um die Daten zu speichern, haben sie auch eine geringere Leistungsaufnahme als andere RAM-Technologien. Dadurch kann die Batterielebensdauer in Mobiltelefonen, "Handheld"-Geräten, Laptops und anderen batteriebetriebenen Computern verlängert werden.
Die hohe Geschwindigkeit von MRAMs könnte dafür sorgen, dass elektronische Produkte noch schneller auf Daten zugreifen können. Die hohe Dichte könnte zu größeren Speicherkapazitäten auf weniger Raum führen.
MRAM-Entwicklungen von IBM und Infineon
IBM Research leistet seit 1974 Pionierarbeit bei der Entwicklung miniaturisierter Komponenten auf Basis magnetischer Dünnschicht-Strukturen. Ende der 80er Jahre machten IBM-Forscher eine Reihe wichtiger Entdeckungen zum "giant magnetoresitiven" (GMR)-Effekt der Dünnschicht-Strukturen. Auf diesen Ergebnissen aufbauend konnte IBM die ersten extrem empfindlichen GMR-basierten Lese-/Schreib-Köpfe für Festplatten entwickeln, die eine bedeutende Zunahme der Datendichte möglich machten. Durch Modifikationen der GMR-Materialien konnte IBM dann die magnetischen Tunneleffekte realisieren, die als Kern-Technologie für MRAM genutzt werden.
IBM und Infineon können auf eine mehr als 10jährige erfolgreiche Zusammenarbeit bei der Entwicklung von neuen Chip-Technologien, einschließlich DRAM, Logik und Embedded-DRAM verweisen. Im November 2000 starteten beide Firmen ein gemeinsames MRAM-Entwicklungsprojekt. Durch die Kombination von IBMs Technologie und der Expertise von Infineon, hochintegrierte Speicherhalbleiter herzustellen, gehen beide Unternehmen davon aus, MRAM-Produkte ab Anfang 2005 kommerziell verfügbar machen zu können.
Über IBM Research und IBM Microelectronics
IBM Research ist mit mehr als 3000 Wissenschaftlern und Ingenieuren in acht Laboratorien und sechs Ländern die weltweit größte Forschungseinrichtung im Bereich der Informationstechnik. IBM kann auf mehr technologische Durchbrüche verweisen als jede andere Firma im IT-Bereich. Die Anfangsphase der MRAM-Forschung von IBM wurde im Rahmen einer Kooperation mit der U.S. Defense Advanced Research Agency (DARPA) durchgeführt. Weitere Informationen sind unter www.research.ibm.com verfügbar.
IBM Microelectronics hat entscheidenden Anteil daran, dass IBM der weltweit führende Informationstechnologie-Anbieter ist. IBM Microelectronics entwickelt, produziert und vermarktet Halbleiter, ASICs und Verbindungs-Technologien, Produkte sowie Dienstleistungen nach dem neuesten Stand der Technik. Die herausragenden integrierten Lösungen des Unternehmens finden sich in vielen der bekanntesten Elektronik-Marken der Welt.
IBM ist als eines der innovativsten Unternehmen in der Chip-Industrie anerkannt. Zu den Innovationen zählen u.a. leistungsfähige Kupfer-Verdrahtungen als Alternative zu Aluminium, schnellere SOI (Silicon-On-Isolator)- und Silizium-Germanium-Transistoren und verbesserte Dielektrika (low-k) für die Isolation zwischen den Verdrahtungsebenen. Mit diesen und anderen innovativen Leistungen festigte IBM seine führende Position bei US-Patenten über die letzten 10 Jahre.
Weitere Informationen über IBM Microelectronics sind im Internet unter http://www.chips.ibm.com verfügbar.
