Manche Festkörper lassen sich mehr oder minder willig vom amorphen in den kristallinen Zustand überführen und umgekehrt. Dieser meist durch Wärmewirkung erreichte "Phasenwechsel" hat in optischen Speichermedien eine breite Anwendung gefunden. Wenn etwa eine DVD beschrieben wird, wechselt eine spezielle Beschichtung auf der DVD durch den Wärmeschock eines Lasersimpulses ihre Phase lokal von "kristallin" auf "amorph" und verändert damit ihre Reflektionseigenschaften, so dass sich ein lesbares Bitmuster schreiben lässt. Längere und stärkere Lasereinwirkung macht die amorphen Stellen wieder kristallin, damit kann die DVD neu beschrieben werden. Phasenwechselmaterialien steht jetzt mit großer Wahrscheinlichkeit eine weitere Karriere bevor, in elektronischen Speichern, so genannten Phasenwechselspeichern, Phase Change RAM. Die, sagt Peter Haring-Bolivar, am Institut für Halbleitertechnik der Rheinisch Westfälischen Technischen Hochschule Aachen mit Phase Change RAM befasst, sind im Prinzip sehr einfach aufgebaut:
Eine Phasenwechselspeicherzelle besteht eigentlich nur aus einem Metallkontakt, der an einem Volumen von diesen Phasenwechselmaterialien dann angeschlossen ist, und ein zweiter elektrischer Kontakt. Das ist im Prinzip nur diese Folge von Metallkontakt, Phasenwechselmaterial und noch ein Metallkontakt.
Der Phasenwechsel wird hier nicht durch die Hitze eines Lasers ausgelöst, sondern...
... durch geeignete Zuführung von elektrischen Impulsen kann jetzt das aktive Material, dieses Phasenwechselmaterial, dazu angeregt werden, einen kristallinen oder einen amorphen Zustand einzugehen, und so werden dann Bits gespeichert.
Dauerhaft gespeichert, "nicht flüchtig", die Entwickler versichern zumindest, dass die Informationen zehn Jahre überdauern werden. Um die gespeicherten Bits wieder auszulesen, wird der elektrische Widerstand der Speicherzelle abgefragt. Im amorphen Zustand ist der um mehr als das Tausendfache größer als im kristallinen Zustand. Die Speichertechnik ist offenbar schnell genug, um computertauglich zu sein:
Wir kommen in den Bereich, wo man mit RAM konkurrieren kann. Also 100 Megabit pro Sekunde Datenübertragungsraten sind schon demonstriert worden und wir arbeiten da dran.
Unter anderem mit Dotierungen, eingestreuten Fremdatomen, die die Bereitschaft der paar Tausend Atome einer Speicherzelle erhöhen sollen, bei einem Stromimpuls ihre Plätze zu wechseln, sich kristallin oder anarchistisch, amorph, auszurichten. An der Technik wird weltweit gearbeitet, der mit Phase Change RAMs befassten Aachener Arbeitsgruppe, zu der auch Peter Haring-Boliva gehört, ist jetzt aber ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Praxistauglichkeit gelungen, der sie zu Gewinnern des Hochschulwettbewerbs "Patente Erfinder" gemacht hat: Bisher benötigten solche Speicher zu viel Strom:
Und was wir entwickelt haben, ist ein bestimmtes Design für diese Phasenwechselspeicher, welches dann einen sehr viel geringeren Stromkonsum hat und somit dann sehr viel besser integriert werden kann für hochdichte Speicher der Zukunft.
Das Prinzip, ergänzt Florian Merget, der das Konzept technisch in die Realität umgesetzt hat, hat einen großen Vorteil:
Also sämtliche andere Technologien haben das Problem, wenn man sie klein integrieren möchte, muss man einen sehr großen Aufwand treiben, um sie noch funktionsfähig zu halten, Phase Change RAM hat den Vorteil, dass es, je kleiner es wird, umso besser funktioniert.
Mit Phase Change RAM sollten sich Speicherdichten erreichen lassen, die auf einer Briefmarke ein Terabit abzulegen gestatten - zehn Stunden unkomprimiertes Video, also feinste Qualität. Notebooks mit dieser Technik würden einfach da wieder anfangen, wo ihr Besitzer aufgehört hat - Booten wäre nicht mehr nötig. Phase Change RAM ist nur eine von mehreren in der Entwicklung befindlichen Technologien für nicht-flüchtige Speicher hoher Dichte, aber wohl eine besonders aussichtsreiche.
Eine Phasenwechselspeicherzelle besteht eigentlich nur aus einem Metallkontakt, der an einem Volumen von diesen Phasenwechselmaterialien dann angeschlossen ist, und ein zweiter elektrischer Kontakt. Das ist im Prinzip nur diese Folge von Metallkontakt, Phasenwechselmaterial und noch ein Metallkontakt.
Der Phasenwechsel wird hier nicht durch die Hitze eines Lasers ausgelöst, sondern...
... durch geeignete Zuführung von elektrischen Impulsen kann jetzt das aktive Material, dieses Phasenwechselmaterial, dazu angeregt werden, einen kristallinen oder einen amorphen Zustand einzugehen, und so werden dann Bits gespeichert.
Dauerhaft gespeichert, "nicht flüchtig", die Entwickler versichern zumindest, dass die Informationen zehn Jahre überdauern werden. Um die gespeicherten Bits wieder auszulesen, wird der elektrische Widerstand der Speicherzelle abgefragt. Im amorphen Zustand ist der um mehr als das Tausendfache größer als im kristallinen Zustand. Die Speichertechnik ist offenbar schnell genug, um computertauglich zu sein:
Wir kommen in den Bereich, wo man mit RAM konkurrieren kann. Also 100 Megabit pro Sekunde Datenübertragungsraten sind schon demonstriert worden und wir arbeiten da dran.
Unter anderem mit Dotierungen, eingestreuten Fremdatomen, die die Bereitschaft der paar Tausend Atome einer Speicherzelle erhöhen sollen, bei einem Stromimpuls ihre Plätze zu wechseln, sich kristallin oder anarchistisch, amorph, auszurichten. An der Technik wird weltweit gearbeitet, der mit Phase Change RAMs befassten Aachener Arbeitsgruppe, zu der auch Peter Haring-Boliva gehört, ist jetzt aber ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Praxistauglichkeit gelungen, der sie zu Gewinnern des Hochschulwettbewerbs "Patente Erfinder" gemacht hat: Bisher benötigten solche Speicher zu viel Strom:
Und was wir entwickelt haben, ist ein bestimmtes Design für diese Phasenwechselspeicher, welches dann einen sehr viel geringeren Stromkonsum hat und somit dann sehr viel besser integriert werden kann für hochdichte Speicher der Zukunft.
Das Prinzip, ergänzt Florian Merget, der das Konzept technisch in die Realität umgesetzt hat, hat einen großen Vorteil:
Also sämtliche andere Technologien haben das Problem, wenn man sie klein integrieren möchte, muss man einen sehr großen Aufwand treiben, um sie noch funktionsfähig zu halten, Phase Change RAM hat den Vorteil, dass es, je kleiner es wird, umso besser funktioniert.
Mit Phase Change RAM sollten sich Speicherdichten erreichen lassen, die auf einer Briefmarke ein Terabit abzulegen gestatten - zehn Stunden unkomprimiertes Video, also feinste Qualität. Notebooks mit dieser Technik würden einfach da wieder anfangen, wo ihr Besitzer aufgehört hat - Booten wäre nicht mehr nötig. Phase Change RAM ist nur eine von mehreren in der Entwicklung befindlichen Technologien für nicht-flüchtige Speicher hoher Dichte, aber wohl eine besonders aussichtsreiche.